¿Por qué arde, espontáneamente a priori, un vehículo eléctrico?

De vez en cuanto aparece en los noticiarios, y cada vez con más frecuencia, que algún vehículo con motorización eléctrica ha ardido. Si tuvieran ahora que decir 2 puntos que describan estos incendios en estas noticias, ¿cuáles serían? Probablemente que: ha sido prácticamente imposible apagar el fuego y que no se sabe el porqué comenzó a arder.

Intentemos dar un poquito de información sobre estos dos aspectos, pero sin olvidar que los vehículos de gasolina también son susceptibles de arder, la gasolina es un carburante altamente inflamable, recuerden 33/1203 del ADR para más información.

Hemos considerado oportuno incluir un artículo que arroje un poco de luz sobre el asunto teniendo en cuenta, además la innumerable cantidad de consultas sobre este tema que nos han llegado. ¿Por qué arde, espontáneamente a priori, un vehículo eléctrico? ¿Por qué es tan difícil de apagar un fuego eléctrico? Vamos a intentar dar respuesta de una forma sencilla a estas dos preguntas.

Teniendo claro cómo es el esquema general de disposición de elementos de un vehículo eléctrico y que la corriente eléctrica que circula por determinados elementos y cableado es de alta tensión, parece evidente que, cualquier mal uso, mal mantenimiento o colisión, golpe, aplastamiento, etc. pueden producir un problema eléctrico que lleva asociado un riesgo de generación de calor y llama.

Para diferenciar las conexiones en un vehículo eléctrico se utiliza el color naranja para identificar el cable de alto voltaje de corriente continua. Asimismo, hay otros elementos como el conector de servicio, la batería de tracción, el ultracondensador, etc., que también son de alto voltaje y corriente continua.



De hecho, hay un conector de mantenimiento para poder separar físicamente las mitades de la batería de alto voltaje. Es una medida de seguridad incluso para realizar trabajos en este sistema de alto voltaje. Hemos mencionado alta tensión, vamos a cuantificar este concepto para poder hablar con más propiedad.



Indicamos estos componentes y la corriente que circula por ellos porque el calor eléctrico, expresado por la fórmula del efecto Joule, que cuantifica la energía disipada en forma de calor por una resistencia eléctrica es:

Q = i2 R t

Donde i es la corriente que circula, R la resistencia eléctrica (medida en Ohmios) y t el tiempo de exposición transcurrido. Este calor está perfectamente controlado si los elementos eléctricos del vehículo están en perfecto estado, de hecho, estos vehículos constan de sistema de refrigeración para disipar este calor. También conocemos las típicas estufas de resistencia eléctrica, por lo que, jugando con esta expresión podemos controlar con seguridad el calor disipado.

Ahora bien, si la intensidad crece demasiado, por ejemplo, por un cortocircuito, entonces parece claro sin necesidad de muchas matemáticas que el calor tiende a crecer a gran velocidad (tiende a infinito) fundiendo y creando en ocasiones llama al alcanzar el punto de ignición de los materiales que lo componen. En este momento se generan gases altamente tóxicos.

Quizá decimos muy alegremente la expresión cortocircuito sin entender muy bien qué supone esto en realidad en un circuito. Grosso modo, la relación entre el voltaje y la intensidad que circulan por un circuito se puede expresar como (Ley de Ohm):

V= i R

Si despejamos la intensidad, i = V/R, podemos observar que si la resistencia en algún punto del circuito se va a cero significa que la intensidad crece desproporcionadamente (tiende a infinito).

¿Qué es exactamente que la resistencia sea cero? Pues que en algún punto del circuito la resistencia es nula, es decir, el potencial cae a cero en ese punto y la corriente no encuentra resistencia para moverse. Puede originarse por una conexión errónea porque estamos tocando en el circuito sin conocimiento, o bien, sin un mapa de la disposición de los elementos del circuito (que no suele ser la causa), o bien, por fallo de una de las celdas de la batería por una colisión que la acaba rompiendo. Nos centraremos más en esta circunstancia, el origen de un fuego en la batería de tracción.

Para comprender esto veamos cómo es la estructura de una batería de tracción:




Sí, tras la rotura de una de las celdas, o módulo, por el motivo que sea (golpe, presión, penetración, etc.) hemos entendido que la intensidad tiende a elevarse desproporcionadamente (infinito) es fácil de entender que este valor sustituido en la anterior Ley de Joule y comprender que el calor Q = i2 R t todavía se dispara más descontroladamente. Este calor funde los elementos de los materiales que tenga a su alrededor, cableado, plásticos, carcasas, etc., e incluso las propias celdas, no hay más que llegar a la temperatura donde el calor ya provoque una reacción en cadena que es muy difícil de interrumpir.

El término fusible también está muy extendido, ¿para qué está?, pues para evitar que el circuito arda porque el calor (efecto Joule) tiende a infinito debido a un cortocircuito. Aprovechamos este punto para recordar que el amperaje de los fusibles debe ser el que es, es decir, no por poner un fusible de mayor amperaje del recomendado el circuito está más protegido, de hecho, es todo lo contrario.

Habiendo definido estos conceptos, vamos a entender algunos riesgos que tienen inherentes los vehículos eléctricos por su propio diseño y construcción.

Riesgos genéricos eléctricos

Los vehículos de alto voltaje, con tensiones superior a 60V en DC y 30V en AC, requieren la presencia de componentes y cables de alta tensión capaces de producir una descarga eléctrica.

Asimismo, tienen componentes que pueden retener tensión, actúan como condensadores, incluso cuando el vehículo está apagado y/o descargado, por lo que hay que extremar la precaución aunque aparentemente el vehículo parezca estar desconectado.

Incluso, existe una remota posibilidad de que los sistemas eléctricos del vehículo afecten a dispositivos médicos como los marcapasos.
 

Riesgos eléctricos debidos a una deformación de las baterías

Esta deformación puede tener origen en un accidente, una deficiente actuación sobre ellas, un golpe accidental, etc.



Para ver un poco este efecto, les anotamos un link donde se ve cómo se perfora intencionadamente la batería de un móvil, que tiene la misma estructura básicamente que la de una batería de tracción de un vehículo.

¿Qué pasa si perforas una batería de celular. Este vídeo de Dailymotion te lo explica. En el mismo, podemos ver cómo se produce la reacción en cadena, o efecto cascada, y es prácticamente imposible de detener.

El fuego ha podido originarse por rotura (por el motivo que sea, aunque podemos imaginar que tiene que haber un componente de fuerza, golpe, presión, etc., que lo origine) de una o varias celdas que, poco a poco como hemos visto antes, van generando calor y extendiendo el fuego en un módulo hasta que arde toda la batería y aquí es cuando exclamamos ¡ha comenzado a arder solo!
 

¿Cómo apagar un fuego eléctrico?

Lo primero es intentar enfriar la batería para interrumpir la reacción en cadena ya que el tetraedro del fuego ya se ha establecido.




También puede intentarse aislando la batería del contacto con el aire utilizando unas mantas diseñadas a este efecto que soportan muchísimo el calor sin arder.

Al mismo tiempo, se puede utilizar el agente F500 que es un aditivo concentrado de reciente diseño que combina en un único producto las capacidades de un agente extintor humectante (con una reducida tensión superficial) y una tecnología encapsuladora novedosa a base de micelas. El resultado es un compuesto altamente efectivo para extinguir fuegos eléctricos mucho más efectivo que el agua.

Una micela es una estructura esférica formadas por moléculas anfipáticas (que tienen partes hidrófilas y hidrófobas) que se agrupan en agua, formando una estructura con el extremo hidrófilo hacia afuera y el extremo hidrófobo hacia adentro. Esta composición hace que el agua + F500 sea un agente que reduce con más efectividad el fuego originado en la batería.

El problema nace de que, ni en todos los estacionamientos se dispone de mantas ignífugas adecuadas para fuegos eléctricos ni tampoco agente extintor F500.

Recomendaciones

Si observamos que comienza un fuego en un vehículo eléctrico situado en un garaje subterráneo, poco ventilado, lo más recomendable es apartar los vehículos que estén cerca cuanto antes teniendo en cuenta que el aire va a ser irrespirable en muy poco tiempo. Avisar al 112 indicando la circunstancia de que el fuego es en un vehículo eléctrico.

Si el garaje o lugar donde ocurra posee extintores se pueden aplicar, siendo los que más efecto tendrán los de CO2, más que los de polvo.