Sarah Wear To Be Safe
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Sarah Peeters, fundadora WEAR TO BE SAFE

En la construcción de yates, la navegación interior y el mundo de alta mar, los conceptos híbridos y totalmente eléctricos son ya muy comunes. Las baterías de iones de litio son la base de muchos diseños nuevos. Ofrecen un enorme potencial, pero los riesgos están pasando de los incendios de combustible y cables a los incendios de baterías, la formación de gases y las complejas interacciones electromagnéticas a bordo.

Los riesgos de incendio de las baterías de iones de litio están bien descritos en las directrices de EMSA, DNV y otros organismos. El gran problema es el llamado "escape térmico". Una batería sobrecargada, dañada o sobrecalentada puede acabar en una reacción en cadena en la que las temperaturas suben rápidamente, se liberan gases inflamables y tóxicos y las llamas se propagan a las celdas adyacentes. En un compartimento de baterías compacto de una sala de máquinas, eso significa una combinación de fuego, humo, aumento de presión y emisión de HF en poco tiempo.

Las condiciones a bordo presentan retos adicionales. Los espacios en los que se encuentran las baterías suelen ser pequeños, de forma irregular y rodeados de sistemas vitales. Las vías de evacuación son limitadas, las tripulaciones reducidas y los servicios de emergencia lejanos. Esto hace que las decisiones de diseño en torno a la compartimentación, la ventilación y la detección sean cruciales. Una sala de baterías que no esté diseñada para la ventilación controlada de gases puede funcionar como un recipiente a presión en caso de incidente; una sala sin la detección adecuada no da la alarma hasta que el humo ya ha entrado en el buque por otra parte.

La lucha contra incendios es fundamentalmente diferente de un incendio "normal" de gasóleo. Por eso, la mayoría de los métodos de eficacia probada no son aplicables. La extinción con agua o agua nebulizada es principalmente una cuestión de enfriamiento y limitación de la escalada. Los sistemas basados en gas pueden ser eficaces en incendios eléctricos "normales", pero en el caso de los iones de litio la situación es muy diferente. Las investigaciones de Ineris y DNV, entre otros, demuestran que la propia batería genera oxígeno durante el desbocamiento térmico, los extintores de gas apenas enfrían y, por tanto, la reacción química en la célula continúa. Ineris demuestra que los extintores de polvo no tienen prácticamente ningún efecto sobre un paquete de iones de litio: la batería sigue ardiendo o reavivándose. La espuma y el AVD (dispersión acuosa de vermiculita) enfrían la superficie, pero penetran mal entre las celdas. Los aerosoles condensados (sales de potasio) bloquean las reacciones de combustión en el espacio, pero no abordan la reacción interna de la celda.

La inmersión total en un depósito de agua (contenedor de inmersión) es un método muy utilizado para extinguir incendios de Li-ion, pero requiere decenas de metros cúbicos de agua y contenedores grandes, pesados y estancos. Sin embargo, esto es cualquier cosa menos práctico en un yate o en una instalación en alta mar.

En resumen: la extinción completa no se produce mientras siga habiendo una cantidad significativa de energía en el paquete. El problema de la reignición, que ya conocemos por los incendios de vehículos eléctricos en tierra, es igual de grave a bordo. Esto significa que los diseñadores deben tener en cuenta no sólo la fase inicial del incendio, sino también el salvamento y el transporte de las baterías dañadas.

Las mantas ignífugas ordinarias no están diseñadas para las temperaturas y la producción de gas de un incendio de Li-Ion. Sin embargo, el uso de una bolsa o manta ignífuga de Li-Ion alrededor de una batería humeante o en llamas limita las llamas, las partículas volantes y el calor radiante, e impide que el fuego se propague a interiores, conductos de cables o aislamientos. Las mantas ignífugas de iones de litio son ideales precisamente para este tipo de "incidente térmico": extinguirlo de forma controlada o dejar que se consuma con los mínimos daños colaterales. A bordo, puede trasladar entonces la batería encapsulada a una "zona de cuarentena" previamente designada y ventilada en cubierta abierta (por ejemplo, una bandeja metálica de goteo), bajo vigilancia continua y refrigeración si es necesario. En el caso de grandes instalaciones ESS fijas a bordo, las mantas pueden encapsular temporalmente los módulos sospechosos o dañados. Los módulos de baterías también pueden almacenarse de forma controlada y segura.

La conclusión, sin embargo, no es que el ión-litio sea "demasiado peligroso" para las aplicaciones marinas. Al contrario: cuando se aplican de forma coherente la normativa EMSA, los manuales DNV y las reglas de clase, los buques híbridos y totalmente eléctricos pueden operar de forma segura y fiable, con reducciones demostrables de combustible y emisiones. La clave reside en un enfoque integrado: la selección de baterías, la compartimentación, la ventilación, la detección, la arquitectura de CC, la calidad de la energía y los procedimientos operativos se diseñan y evalúan como un todo.

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Calidad eléctrica: parte integrante de la seguridad

Los grandes acumuladores de iones de litio no son consumidores pasivos, sino fuentes activas en una red de corriente continua de alta tensión. Pueden suministrar o absorber cientos de kW en milisegundos. Desde el punto de vista del ahorro energético y el rendimiento de la AD, esto es positivo: los grupos electrógenos pueden funcionar más cerca de su punto de carga óptimo, los picos se suavizan y las inyecciones de potencia a corto plazo mantienen estables los propulsores en condiciones de oleaje. Pero la misma dinámica aumenta los requisitos de estabilidad de la red, selectividad de la protección y control de armónicos.

Las corrientes armónicas mal amortiguadas o las fluctuaciones de tensión pueden disparar los dispositivos de protección, permitiendo que un solo fallo se convierta en un apagón. Los arcos voltaicos también merecen atención explícita en este contexto. Los grandes sistemas de baterías marinas tienen una resistencia interna extremadamente baja. La corriente de cortocircuito disponible en un bus de 800 o 1000 V CC es considerable, mientras que con la CC la corriente no tiene paso por cero y un arco permanece mientras haya tensión y potencia. En espacios compactos, cerca de la tripulación y de equipos críticos, un arco puede provocar quemaduras graves, daños mecánicos por ondas de presión e incendios secundarios. Esto sitúa el diseño de la distribución de CC -segmentación, detección rápida y carcasa resistente al arco- en la misma categoría de riesgo que la propia batería. Por tanto, las simulaciones de la dinámica de la red, los análisis de armónicos, los estudios de arco eléctrico y los EPI correctamente especificados no son un lujo.

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