segurança contra incêndios

Transcrição

NEW SCIENCE
SEGURANÇA
CONTRA INCÊNDIOS
REVISTA
UL.COM/NEWSCIENCE-BRAZIL
EDIÇÃO
1
NOVOS DESAFIOS
BUSQUE A NEW SCIENCE
O progresso é uma força transformadora que não pode ser contida.
As novas tecnologias, os avanços de produtos e a globalização estão
chegando ao mesmo tempo e em um ritmo acelerado. A inovação
nos torna mais eficientes, mais produtivos e mais conectados. Porém,
existe um custo, e esse custo é o risco. Para ajudar a reduzir os riscos
emergentes, a UL está desenvolvendo a New Science. Através de
descobertas, metodologias e equipamentos de teste, procedimentos,
software e normas fundamentais, a UL está criando novas e importantes
maneiras de tornar o mundo um lugar mais seguro.
SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO
PANORAMA
A pesquisa de segurança contra incêndio da UL está na vanguarda
criando a New Science para ajudar os fabricantes a fazerem produtos
mais seguros e proteger consumidores, bombeiros, casas, edifícios
e veículos dos perigos relacionados a incêndios. Buscando entender
melhor o quanto as casas modernas mudaram, realizamos experiências
inovadoras para quantificar a forma como os incêndios em ambientes
construídos se tornaram muito mais perigosos, ao mesmo tempo que
apontamos as áreas nas quais são necessárias novas estratégias de
contenção e supressão de incêndio. Desenvolvemos a New Science sobre
a fumaça para melhor identificar sua composição e seus níveis mais
elevados de toxicidade. Estamos também avançando na compreensão
do impacto da fumaça de hoje sobre a saúde dos bombeiros ao longo
do tempo. A UL inovou a maneira de investigar os novos painéis
fotovoltaicos de energia mais elevada e os riscos que eles representam
em situações de incêndio. Em relação ao armazenamento de energia,
a UL criou uma maneira de testar as baterias de íon-lítio de hoje para
determinar o risco de curto-circuito induzido por incêndios e explosões.
Olhando para o futuro, estamos desenvolvendo maneiras de aproveitar
nosso banco de dados para permitir melhores técnicas de previsão e
prevenção de incêndios.
REVISTA SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO
3
INCÊNDIOS RESIDENCIAIS MODERNOS
REDEFININDO A FUMAÇA
PAINÉIS FOTOVOLTAICOS
BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
CONTEXTO
Os cientistas e engenheiros de pesquisa da UL têm realizado uma série de testes
inovadores e avaliado seus resultados. Eles identificaram que os incêndios em
residências modernas são uma “combinação perfeita de agravantes” de condições
e resultados: casas maiores + geometria de casas abertas + aumento das cargas de
combustível + novos materiais de construção = propagação de incêndios mais rápida,
menor tempo até a faísca, mudanças rápidas na dinâmica de incêndio, tempos mais
curtos de fuga e de colapso estrutural do prédio.
O QUE FEZ A UL?
A UL realizou centenas de estudos analíticos para compreender os aspectos individuais
de incêndios domésticos ao longo dos anos. Em 2012, a UL trouxe seus conhecimentos
compactados em uma série de testes exclusivos para o avanço da ciência de incêndios
residenciais. A fim de entender as implicações dos incêndios domésticos modernos,
os cientistas da UL conduziram uma série de experimentos que levou em conta
as mudanças importantes nas residências modernas. Essas mudanças incluem as
diferenças no tamanho e na geometria das casas modernas, bem como os móveis e os
materiais de construção utilizados.
Nos experimentos, três configurações de residências modernas foram testadas contra
três configurações antigas, definidas como as que têm móveis de meados do século 20
e de materiais de construção de 1950 a 1970. Os testes mostraram uma consistência
de resultados entre as três habitações modernas e as três habitações antigas que
examinamos. Todas as habitações modernas chegaram à faísca – que ocorre quando a
maioria das superfícies expostas em um espaço é aquecida à temperatura de autoignição
e emite gases inflamáveis – em menos de cinco minutos, enquanto que, entre as
residências antigas, a que levou menos tempo para chegar à faísca fez isso em pouco
mais de 29 minutos. Nos três conjuntos de experimentos, as residências mobiliadas
antigas levaram pelo menos 700% a mais de tempo para atingir a faísca.1
50 ANOS ATRÁS
HOJE
OITO VEZES
MAIS RÁPIDO
TAXA ATÉ A FAÍSCA PARA
RESIDÊNCIAS MODERNAS3
Os experimentos revelaram que os materiais naturais das residências antigas liberaram
energia mais lentamente do que as residências com mobília moderna, sintética e de
queima mais rápida, o que deixa muito menos tempo para os ocupantes escaparem
do incêndio. Os experimentos também demonstraram aos bombeiros que, na maioria
dos casos, o incêndio chegou à faísca antes de sua chegada ou teve sua ventilação
limitada, esperando por uma abertura de ventilação para aumentar sua velocidade de
combustão. Essa diferença tem um impacto substancial na segurança dos ocupantes
e na segurança dos bombeiros, levando a propagação mais rápida do incêndio, menor
tempo até a faísca, mudanças rápidas na dinâmica do incêndio e tempos de escape mais
curtos.2
Nosso teste avançado também analisou quatro tipos de novos materiais de construção:
revestimentos de parede, componentes estruturais, janelas e portas internas. A
mudança de revestimentos modernos de paredes agora permite que os incêndios que
atingiam essencialmente a mobília se tornem incêndios estruturais, penetrando os
RESIDENTIAL FIRES REVISTA SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO / INCÊNDIOS RESIDENCIAIS MODERNOS
5
revestimentos das paredes e envolvendo os espaços vazios. Essa mudança causa uma
propagação mais rápida do incêndio e um menor tempo até o colapso estrutural. Os
componentes estruturais, em geral, tornaram-se mais leves através da remoção de
massa, o que faz com que o colapso seja significativamente mais rápido. 4
Nessas experiências, um sistema projetado de piso de viga de perfil estrutural em
I entra em colapso em menos de 1/3 do tempo com relação ao sistema de piso de
madeira serrada de estrutura dimensional. Janelas e portas interiores modernas
caem mais rapidamente do que suas equivalentes antigas. As janelas cederam em
metade do tempo, e as portas, em cerca de cinco minutos. Se um incêndio em um
ambiente fechado é capaz de subir ao ar para queimar a partir de uma janela com
falha, então ele pode queimar através de uma porta e se estender ao resto da casa. Tal
como aconteceu com as experiências anteriores, foi descoberto que o uso de novos
materiais de construção também leva a propagação do incêndio mais rapidamente,
mudanças rápidas na dinâmica do incêndio e tempos de fuga menores para ocupantes e
bombeiros.5
Os testes originais da UL também identificaram implicações para o colapso.
Especificamente em ambientes modernos de incêndio, se os bombeiros chegam
em oito minutos ao local, o colapso pode acontecer em até 90 segundos após sua
chegada. Os bombeiros podem não estar na residência ainda ou podem estar entrando
na residência para procurar ocupantes. Por outro lado, nossa pesquisa mostrou que
o desmoronamento por incêndio nas residências antigas começa 40 minutos após a
chegada dos bombeiros. Em uma residência antiga, o tempo adicional antes do colapso
permitiria que várias operações de combate ao incêndio ocorressem enquanto os
bombeiros estivessem analisando a segurança da estrutura.6 A UL está trabalhando
hoje para fazer melhorias nesses sistemas, trabalhando em estreita colaboração com os
fabricantes e as outras importantes partes interessadas.
POR QUE É IMPORTANTE?
A conclusão geral do teste de incêndios da UL é de que as mudanças nas residências
modernas geram incêndios que atingem a faísca oito vezes mais rápido do que nas
residências construídas há 50 anos. Essa progressão muito mais rápida até a faísca dá
a moradores, bombeiros e outros socorristas muito menos tempo para reagir, gerando
riscos significativos à saúde e à propriedade.7
As descobertas sobre incêndios
domésticos modernos apontam
que as condições que os
bombeiros enfrentam hoje
e que enfrentarão no futuro
são muito diferentes das
enfrentadas pelas gerações
anteriores.
IMPACTO
As descobertas sobre incêndios domésticos modernos apontam que as condições
que os bombeiros enfrentam hoje e que enfrentarão no futuro são muito diferentes
das enfrentadas pelas gerações anteriores. Devido a essas alterações, as táticas de
combate a incêndios precisam mudar ou ser reavaliadas para ajudar a garantir que
elas sejam eficazes. A UL está trabalhando em estreita colaboração com a comunidade
de combate a incêndios para continuar a analisar e considerar os novos métodos e as
novas práticas operacionais ao avanço da segurança.
RESIDENTIAL FIRES REVISTA SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO / INCÊNDIOS RESIDENCIAIS MODERNOS
6
CONTEXTO
Os novos materiais sintéticos frequentemente utilizados em edifícios residenciais,
móveis, aparelhos eletrônicos e até mesmo em brinquedos mudaram a natureza
dos incêndios, bem como a da fumaça. A UL vem estudando como os materiais têm
evoluído ao longo dos últimos 30 anos e como a química da fumaça tem sido afetada
pelas mudanças nas propriedades do material. A New Science da UL demonstra os
efeitos potenciais das mudanças na química da fumaça na ciência dos materiais, no
comportamento do fogo, na tecnologia de detecção da fumaça e na segurança dos
bombeiros.
O QUE FEZ A UL?
Os pesquisadores da UL têm participado ativamente nas investigações em curso sobre
a natureza mutável dos incêndios modernos, a eficácia das tecnologias de detecção de
fumaça atuais e as implicações da fumaça de hoje sobre a segurança dos bombeiros.
A mudança dos materiais naturais para os sintéticos em casas modernas criou um
ambiente onde os incêndios se desenvolvem e se movem muito mais rapidamente a
condições insustentáveis. Assim sendo, a quantidade de tempo disponível para escapar
com segurança de um incêndio é muito menor do que era no passado, colocando uma
carga maior sobre alarmes de fumaça para que respondam nas primeiras fases de um
incêndio. Na verdade, um percentual de alarmes de fumaça reage mais rapidamente
ao tipo de fumaça liberada pelos novos materiais modernos, a qual é diferente em sua
composição da fumaça gerada por materiais naturais.9
EM ANOS
ANTERIORES
HOJE
EM 10 SEGUNDOS
OS INCÊNDIOS HOJE PODEM
AUMENTAR A TEMPERATURA DE 120
A 800 GRAUS CELSIUS8
Em resposta aos dados relativos a características da fumaça de materiais modernos,
a UL está trabalhando com outros profissionais de segurança e fabricantes para
desenvolver novos métodos e dados para promover ainda mais a inovação de novas
tecnologias de detecção de fumaça.10
Além dos novos desafios de detecção causados pela química dos novos materiais, o
tipo e a quantidade de partículas da fumaça gerada quando os materiais sintéticos
incendeiam são também caracteristicamente diferentes dos encontrados nos materiais
naturais. Uma das principais observações apontadas no Projeto de caracterização
da fumaça UL-FPRF foi a da predominância de partículas de fumaça de tamanho
submicrométrico geradas pela combustão. Trabalhando com a Fundação de pesquisa
de proteção contra incêndios (FPRF) NFPA e com o setor de produção de detectores de
fumaça, a complexa investigação de pesquisa procurou responder à pergunta básica:
o que é a fumaça? Além dessa pesquisa fundamental, a UL investigou a relação causal
entre as partículas de fumaça submicrométricas e o risco de problemas cardiovasculares.
A UL, em parceria com os bombeiros de Chicago e com a University of Cincinnati College
of Medicine, ambos nos EUA, coletou dados sobre a fumaça e os gases efluentes aos
quais os bombeiros estão expostos durante as operações de combate a incêndios de
rotina, bem como sobre a exposição de contato ao equipamento de proteção individual
contaminado. A pesquisa foi financiada por um subsídio substancial do Departamento
de Segurança Interna dos EUA.11
RESIDENTIAL FIRES REVISTA SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO / REDEFININDO A FUMAÇA
8
Como um componente deste estudo, as características de combustibilidade, da fumaça
e dos gases de 42 materiais de construção e de mobiliário residencial diferentes foram
classificadas utilizando a metodologia desenvolvida no Projeto de caracterização da
fumaça UL-FPRF. Isso aumentou o número de identificações de fumaça medidas de 18
materiais, originalmente concluídas no Projeto de caracterização da fumaça UL-FPRF,
para 60 identificações de fumaça atualmente reconhecidas.12
A pesquisa inédita da UL descobriu definitivamente que os materiais sintéticos
produzem mais fumaça do que os naturais, que a combustão dos materiais gera
asfixiantes, substâncias que causam irritação e subprodutos cancerígenos aéreos que
podem ser potencialmente debilitantes; as substâncias químicas cancerígenas podem
atuar topicamente após a inalação ou absorção cutânea, inclusive de equipamentos
contaminados. Além disso, em longo prazo, a exposição repetida pode acelerar a
mortalidade cardiovascular e a iniciação e/ou progressão da arteriosclerose.13
Os cientistas e engenheiros da UL também determinaram que a espuma de poliuretano,
inflamável ou não, produz fumaça com características que são diferentes daquelas
usadas para avaliar alarmes de fumaça de acordo com a UL 217. Assim, a UL formou um
grupo de trabalho sob o painel de normas técnicas (STP, Standard Technical Panel) UL
217 para desenvolver testes para a espuma de poliuretano inflamável ou não inflamável.
O objetivo do grupo de trabalho foi ampliar o número de identificações de fumaça para
que os alarmes de fumaça sejam avaliados sob essa norma. Até o momento, o grupo de
trabalho estabeleceu os critérios alvo de desempenho para os novos testes de incêndio
que não causarão inadvertidamente um aumento na frequência de alarmes falsos.
A UL também investigou a fumaça produzida por amostras de espumas disponíveis
comercialmente utilizadas em colchões e móveis estofados, cobrindo uma gama de
densidades.14
A pesquisa da UL descobriu que os
materiais sintéticos produzem mais
fumaça do que os naturais e que a
combustão dos materiais sintéticos
gera subprodutos asfixiantes que
causam irritações e cancerígenos
aéreos.
Além disso, o grupo de trabalho investigou como o tamanho da amostra, a geometria,
a densidade, o modo de combustão e o modo de aquecimento causam impacto no
tamanho das partículas de fumaça, na contagem de distribuição e nas taxas de acúmulo
de concentração de fumaça. Na fase final de seu trabalho, o grupo tem usado seus
resultados para selecionar o material de espuma de teste e os protocolos de teste para
inflamáveis e produtores de fumaça não inflamáveis a serem propostos ao STP UL 217.
As especificações de materiais de teste e os limites de consistência dos testes já estão
sendo formulados para os protocolos de teste selecionados gerados pelo grupo de
trabalho.15
Um problema inesperado do desenvolvimento de especificações de materiais e dos
limites de consistência dos testes foi a descoberta de que o tamanho das células de
espuma de poliuretano (independentemente da densidade da espuma) tem um impacto
significativo na taxa de formação de fumaça, particularmente para o protocolo de teste
de incêndios mais lento dos produtores de fumaça não inflamáveis. Para investigar
mais profundamente esse problema, o grupo de trabalho segue atualmente duas
abordagens: o desenvolvimento de especificações de materiais de teste e os limites de
9
consistência de teste para uma série de espumas comercialmente disponíveis que
atendam às metas de propriedade do material de teste e o desenvolvimento de uma
norma de referência para a espuma de poliuretano.16
Assim que as propriedades do material (químicas, de densidade, de densidade de
carga de indentação, do tamanho da célula etc.) forem determinadas, os protocolos
dos testes propostos serão estatisticamente repetíveis para estabelecer os limites
de consistência dos testes, e o grupo de trabalho apresentará os protocolos de teste
desenvolvidos (incluindo especificações de amostra de teste) em relação ao STP UL 217
para análise e consideração.
A natureza mutável da fumaça gera riscos significativos à saúde tanto para
os ocupantes da residência quanto para os bombeiros. Para os ocupantes das
residências, é imperativo que as tecnologias de detecção de fumaça sejam eficazes
a fim de que eles tenham tempo suficiente para escapar de uma casa em chamas.
Para os bombeiros, a detecção precoce lhes dá mais tempo para lutar com mais
eficácia contra os incêndios o mais rápido possível. A compreensão dos riscos à
saúde para os bombeiros devido à exposição em longo prazo às partículas de
fumaça mais tóxicas de hoje também é importante a fim de que contramedidas
eficazes possam ser desenvolvidas.
A UL buscará a análise em profundidade
dos estudos existentes sobre as
epidemiologias de câncer e a
caracterização da exposição potencial
na cena de incêndios tanto para
produtos químicos tóxicos quanto
para contaminantes acumulados em
equipamentos de proteção de bombeiros.
IMPACTO
À medida que a pesquisa contínua da UL vai sendo disponibilizada, os resultados
podem levar a avanços em produtos, normas de segurança de produtos, códigos
modelo e regulamentações. O objetivo final da pesquisa de alarme de fumaça da UL é
fornecer os dados tecnológicos que possam ajudar a reduzir e/ou eliminar as mortes
por incêndio.17
A UL está buscando pesquisas adicionais que se baseiam na investigação sobre a
exposição dos bombeiros às partículas de fumaça para avançar nas descobertas únicas
até o momento. A UL buscará a análise em profundidade dos estudos existentes
sobre as epidemiologias de câncer e a caracterização da exposição potencial na cena
de incêndios tanto para produtos químicos tóxicos quanto para contaminantes
acumulados em equipamentos de proteção de bombeiros. Trabalharemos em conjunto
com as principais organizações e universidades para desenvolver uma melhor definição
do potencial de impactos respiratórios, relativos ao câncer e à saúde cardiovascular
em longo prazo, e para determinar a contribuição relativa das vias de exposição
respiratórias e de absorção cutânea. Por último, nossa pesquisa, em um trabalho
cooperativo com os principais parceiros e as principais associações, examinará o uso
de práticas de higiene e industriais relacionadas aos equipamentos de proteção dos
bombeiros.
10
CONTEXTO
O uso de sistemas fotovoltaicos (PV) como fonte de geração de energia está crescendo
a uma taxa de 30% ao ano devido aos incentivos governamentais e ao aumento dos
custos de energia tradicionais.15 Como resultado da maior utilização, táticas tradicionais
dos bombeiros quanto à supressão, à ventilação e à revisão ficaram complicadas,
deixando os bombeiros vulneráveis a exposições potencialmente não reconhecidas
(especialmente devido ao risco de choque elétrico). Embora os riscos elétricos e
de incêndio associados aos sistemas de geração e distribuição elétrica sejam bem
conhecidos, os sistemas fotovoltaicos apresentam considerações únicas de segurança.18
O QUE FEZ A UL?
A UL está capacitando bombeiros experientes durante momentos críticos de tomada
de decisão sobre como reagir quando se deparam com novas situações e novos riscos
potenciais causados por tecnologias de painéis fotovoltaicos.
Nos últimos anos, os sistemas fotovoltaicos têm avançado, produzindo mais energia
e tornando-se mais acessíveis para o proprietário médio. Há apenas oito anos,
painéis fotovoltaicos convertiam somente 6% da energia solar absorvida em energia
reutilizável. Hoje, eles convertem 25% da energia. Além disso, o aumento na absorção e
a conversão resultaram em painéis que são muito mais eficientes, mas também muito
mais quentes do que antes. O aumento das temperaturas de operação significa que
os painéis fotovoltaicos já não podem ser colocados próximos a um telhado, mas 10
a 18 centímetros acima, em uma plataforma no telhado. Esse intervalo de passagem
de ar pode fazer com que os incêndios entre o painel fotovoltaico e o telhado sejam
muito mais intensos do que os em um telhado tradicional. Os pesquisadores da
UL lideraram a descoberta em torno de riscos de incêndio associados aos painéis
fotovoltaicos, desenvolvendo um padrão para proteção contra falha de arco para
sistemas fotovoltaicos e estando entre os primeiros a abordar especificamente os riscos
operacionais às equipes de bombeiros.19
A UL está capacitando bombeiros
experientes durante momentos
críticos de tomada de decisão sobre
como reagir quando se deparam
com novas situações causadas por
tecnologias de painéis fotovoltaicos.
Em 2011, nossos cientistas construíram um arranjo fotovoltaico funcional para servir
como um dispositivo de teste através da bolsa de assistência ao combate a incêndios
do Departamento de Segurança Interna dos EUA, por meio do Programa de Pesquisa
em Segurança e Prevenção de Incêndios. Dispositivos existentes de teste de incêndio,
localizados no Centro de treinamento para serviços de emergência do Condado
de Delaware (Delaware County Emergency Services Training Center), EUA, foram
modificados para construir representações em escala real de sistemas fotovoltaicos
montados em telhados. O arranjo de teste principal consistiu de 26 módulos
fotovoltaicos em um quadro, classificados como sendo de 230 W cada (potência nominal
total de 5.980 W). Vários experimentos foram realizados para investigar a eficácia das
técnicas de isolamento da energia e os riscos potenciais do contato de ferramentas
típicas dos bombeiros com componentes elétricos fotovoltaicos energizados.20
RESIDENTIAL FIRES REVISTA SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO / PAINÉIS FOTOVOLTAICOS
12
O estudo abordou o perigo de choque devido à presença de água e energia fotovoltaica
durante as atividades de supressão, o risco de choque devido ao contato direto com
componentes energizados durante as operações de combate a incêndios, as técnicas de
desconexão e interrupção de emergência e o risco de choque devido ao rompimento de
condutores, avaliou a energia fotovoltaica com pouca iluminação ambiente, iluminação
artificial e iluminação causada por incêndio, além de avaliar o risco de choque elétrico a
partir de módulos e sistemas fotovoltaicos danificados.
Como resultado, a UL fez novas descobertas que têm um impacto na segurança
do bombeiro:
• Desligar um arranjo fotovoltaico não é tão simples como abrir uma chave de
desligamento. Dependendo do sistema individual, múltiplos circuitos podem ser
ligados em conjunto a um ponto comum, tal como uma caixa de fusíveis. Todos os
circuitos de alimentação de energia nesse ponto devem ser interrompidos a fim de
desenergizar parcialmente o sistema. Enquanto o arranjo estiver recebendo luz, as
partes do sistema permanecerão energizadas. Ao contrário de uma concessionária
de energia elétrica ou de gás típica, um arranjo fotovoltaico não tem ponto algum
de desconexão.21
• As lonas oferecem diferentes graus de eficácia para interromper a geração de
energia a partir de um arranjo fotovoltaico, independentemente do custo. Tecidos
de costura de alta densidade e pesados e filmes plásticos escuros reduzem a
energia fotovoltaica a, aproximadamente, zero. A UL descobriu que, se a luz pode
ser vista através de uma lona, esta não deve ser usada. Devem ser tomadas
precauções durante a implantação de lonas em equipamentos danificados,
pois uma lona molhada poderá ficar energizada e conduzir correntes perigosas
se entrar em contato com equipamentos energizados. Espuma de combate a
incêndios não deve ser usada para bloquear a luz.22
• Quando iluminados por fontes de luz artificial, como caminhões leves do corpo de
bombeiros ou um incêndio de exposição, os sistemas fotovoltaicos são capazes de
produzir energia elétrica suficiente para causar perigo por associação.23
13
• Severely damaged PV arrays are capable of producing hazardous conditions
including electrocution. Damage to the array may result in the creation of new
and unexpected circuit paths. These paths may include both array components
(module frame, mounting racks, conduits, etc.) and building components (metal
roofs, flashings and gutters). Care must be exercised during all operations, both
interior and exterior. Contacting a local professional PV installation company
should be considered to mitigate potential hazards.24
• Damage to modules from tools may result in both electrical and fire hazards. The
hazards may occur at the point of damage or at other locations, depending on
the electrical path. Metal roofs present unique challenges in that the surface is
conductive, unlike other roof types such as shingle, ballasted or single-ply designs.25
• As luvas e as botas de bombeiros oferecem uma proteção limitada contra choques
elétricos, desde que a superfície de isolamento esteja intacta e seca. Eles não
devem ser considerados equivalentes aos equipamentos de proteção individual
contra eletricidade.26
• A equipe de resposta deve ficar longe do teto, pois os módulos ou as seções de um
arranjo podem deslizar para fora do telhado.27
• Os incêndios sob um arranjo, mas acima do teto, podem penetrar materiais de
cobertura e decks, permitindo que o fogo se propague no espaço do sótão.28
Também está sendo realizada uma pesquisa para examinar o impacto de painéis
fotovoltaicos – no sentido de verificar questões atuais, como a simulação dos efeitos de
incêndios entrando nos painéis fotovoltaicos para verificar os potenciais efeitos futuros,
desenvolvendo maneiras de simular 30 anos de envelhecimento em um ano.
Esses estudos desenvolveram os dados empíricos necessários para quantificar os riscos
associados a instalações fotovoltaicas. Esses dados fornecem a base para modificar as
práticas atuais de combate ao fogo ou desenvolver novas práticas a fim de reduzir as
mortes e os ferimentos de bombeiros.
IMPACTO
Os resultados desses experimentos fornecem uma base técnica para que o serviço de
bombeiros examine seus equipamentos, suas táticas, seus procedimentos operacionais
padrão e o conteúdo de seus treinamentos. Várias considerações táticas foram
desenvolvidas utilizando os dados das experiências para fornecer exemplos específicos
de choque elétrico por instalações fotovoltaicas durante e após um incêndio.
14
CONTEXTO
Com alta energia e alta densidade de energia, as células de íon-lítio se tornaram a
combinação química preferida para baterias recarregáveis que são cada vez mais
usadas em equipamentos eletrônicos portáteis de consumo, ferramentas elétricas,
equipamentos médicos, aplicações aeroespaciais, veículos elétricos e híbridos elétricos.
O mercado mundial de baterias de lítio deve atingir quase 10 bilhões de dólares em
vendas anuais até 2014, com o mercado de baterias de íon-lítio representando quase
86% dessas vendas (8,6 bilhões de dólares).29
Ao mesmo tempo, no entanto, vários incidentes de grande repercussão envolvendo
incêndios e uma explosão de dispositivos alimentados por células de íon-lítio têm
levantado preocupações sobre a segurança de tais produtos pequenos, mas poderosos.
Os relatórios de defeitos da bateria que levam a curtos-circuitos internos e fugas
térmicas (onde um forte aumento no calor desencadeia um calor autossustentável e
potencialmente intensificador ou uma reação exotérmica) fizeram com que milhares
de produtos fossem recolhidos devido a alguma falha específica do produto.30
O QUE FEZ A UL?
Algumas das falhas de campo altamente divulgadas das baterias de íon-lítio têm sido
associadas a um curto-circuito interno (ISC) dentro da bateria. Notadamente, a maioria
das normas de segurança e dos protocolos de testes das baterias de íon-lítio não inclui
especificamente testes para ISC.
Ao longo dos últimos dois anos, a UL fez uma parceria com instalações importantes de
pesquisa com baterias, como a Argonne National Laboratories e a NASA, ambas nos
EUA, para entender melhor as causas dos ISCs. O objetivo da pesquisa inovadora da UL é
definir e desenvolver testes de segurança que avaliem a propensão de uma bateria a um
curto-circuito sob certas condições de abuso.
Embora um ISC possa ter muitas causas, é essencialmente uma via entre o cátodo e o
ânodo o que permite o fluxo de carga eficiente, mas não intencional. Esse fluxo de carga
altamente localizado resulta em um aquecimento em joules devido à resistência interna,
com posterior aquecimento dos materiais ativos dentro da bateria de íon-lítio, tais como
os eletrólitos, o separador e os eletrodos. O aumento de calor pode desestabilizar os
materiais ativos e, por sua vez, iniciar uma reação exotérmica autossustentável. O calor
e a pressão subsequentes se acumulam no interior da célula, podendo conduzir a uma
falha estrutural catastrófica do invólucro da bateria e ao risco de combustão adicional
como resultado da exposição ao ar exterior.31
RESIDENTIAL FIRES REVISTA SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO / BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
16
As baterias de íon-lítio são projetadas com dispositivos de segurança integrados que
interrompem a carga elétrica externa, no caso de uma condição de sobrecorrente, ou
aliviam o acúmulo de pressão excessiva na célula. No entanto, esses dispositivos de
segurança não são capazes de mitigar todas as situações de falhas internas das células,
tais como um ISC. Para produtos como veículos elétricos, a presença de centenas (ou até
milhares) dessas células de bateria exige proteções mais sofisticadas, como sistemas de
gerenciamento de bateria.
Claramente, o objetivo pretendido é um portfólio de testes (simulando uma ampla
variedade de condições de abuso), que possam avaliar a probabilidade de uma bateria
de manifestar um curto-circuito. É importante ressaltar que na concepção de um teste
para uma falha específica, as causas e os caminhos da falha devem ser conhecidos.
Essas causas podem incluir um grande defeito interno ou uma força externa intensa que
deforme as camadas interiores da bateria o suficiente para comprometer o separador. Em
muitos incidentes de falha, apenas informações parciais sobre a causa raiz e a falha estão
disponíveis. Os criadores das baterias de íon-lítio e os pesquisadores estão trabalhando
para criar novos modelos de baterias que mitiguem o impacto dessas causas.
A variedade de causas raiz para o ISC torna difícil projetar apenas um teste de segurança
que possa avaliar a robustez de uma bateria de íon-lítio. Até o momento, apenas a JIS C8714
especifica um teste para ISC, conhecido como o teste de curto-circuito interno forçado.
(Observe que o anexo D da IEEE 1625 faz referência ao teste FISC encontrado em JIS C8714.)
Esse teste cria um ISC desmontando cuidadosamente um invólucro de célula carregada de
amostra e coloca uma partícula de níquel específica na construção da trama celular para
simular um defeito interno. A amostra de célula, sem o invólucro, é então submetida a uma
ação de esmagamento especificada a uma temperatura elevada. No entanto, as melhores
práticas em criação de testes de segurança impedem a desmontagem de um produto.32
Os pesquisadores da UL desenvolveram um teste original que induz o ISC, sujeitando
as células da bateria de íon-lítio intactas a uma indentação localizada sob condições
de temperatura elevada. Durante esse teste, a tensão de circuito aberto, a força da
temperatura da superfície da célula e a posição da sonda indentadora são medidas em
tempo real. O teste está atualmente em desenvolvimento para possível inclusão nas
normas UL 1642 e UL Subject 2580. Ao compreender e analisar os tipos de químicas de
baterias específicas, os componentes da bateria (separadores, ânodo e cátodo) e projetos
de células (cilíndricas, prismáticas e em bolsa), a UL é capaz de entender o comportamento
dos projetos de baterias de íon-lítio recentemente comercializadas como um todo. A
correlação desses atributos dos projetos com os comportamentos e o desempenho de
segurança é um fator importante na abordagem da UL para a New Science.33
RESIDENTIAL FIRES REVISTA SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO / BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
17
O aumento do uso e da demanda por baterias de íon-lítio têm resultado em algumas
condições de uso imprevistas, execuções de projetos ruins e usos não convencionais
ou abusos do produto — todos esses criam riscos devido ao potencial das baterias de
íon-lítio para as falhas com ISC e fuga térmica, levando a incêndios ou explosões. É
importante que a UL ajude a mitigar riscos, inovando testes para manter a segurança
dos consumidores e reduzir os recolhimentos de produtos, que são caros para os
fabricantes e os vendedores do produto.
IMPACTO
Pelo fato do desenvolvimento de baterias de íon-lítio ser uma área ativa de pesquisa e
desenvolvimento fundamental para produtos, o conhecimento sobre o uso e o abuso
desses produtos e seus possíveis modos de falha ainda está em desenvolvimento.
Portanto, é importante que as normas de segurança evoluam para ajudar a conduzir
à utilização comercial segura desses dispositivos de armazenamento de energia
à medida que eles respondem pela energização de mais e mais produtos. A UL
continuará a dedicar recursos significativos para transformar a pesquisa em segurança
de baterias em normas de segurança. Esse enfoque cobrirá a vasta gama de estruturas
químicas e projetos de bateria. O trabalho abrange a continuidade multiescalar — a
partir da caracterização no âmbito dos materiais e componentes em nível celular para
sistemas de bateria altamente integrados e além.
É importante que as normas
de segurança evoluam para
ajudar a conduzir à utilização
comercial no sentido da
segurança desses dispositivos
de armazenamento de energia
à medida que eles respondem
pela energização de mais e
mais produtos.
RESIDENTIAL FIRES REVISTA SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO/BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
18
FONTES
1
Kerber, S., “Analysis of Changing Residential Fire Dynamics and Its Implications
on Firefighter Operational Timeframes”, Fire Technology, novembro de 2011.
2
3
“Comparison of Modern and Legacy Home Furnishings”, experimento da UL,
novembro de 2009. Web: 12 de outubro de 2012. https://www.ul.com/room_
fire/room_fire.html.
4
5
Kerber, S. et al., “Improving Fire Safety by Understanding the Fire Performance
of Engineered Floor Systems and Providing the Fire Service with Information
for Tactical Decision Making”, 2009, Compilação do relatório NIST AARA da UL,
março de 2012.
21
for Tactical Decision Making”, 2009, compilação do relatório NIST AARA da UL,
março de 2012.
“Firefighter Safety and Photovoltaic Installations Research Project”, trabalho
de pesquisa da UL. Web: 12 de outubro de 2012. http://www.ul.com/global/
documents/offerings/industries/buildingmaterials/fireservice/PV-FF_Safety_
ExecutiveSummary.pdf.
22
for Tactical Decision Making”, 2009, compilação do relatório NIST AARA da UL,
março de 2012.
23
6
7
8
9
10
“FDNY Prepares to Test Fire Science and Firefighter Procedures,” NYC.
gov, 2 July 2012. Web: 12 Oct. 2012. http://www.nyc.gov/html/fdny/html/
events/2012/070212a.shtml.
Fabian, T.Z., J. Borgerson, S.I. Kerber, C.S. Baxter, C.S Ross, J.E. Lockey, and
J.M. Dalton, “Firefighter Exposure to Smoke Particulates: Final Report”,
UL, Northbrook, Ill., abril de 2010 (disponível em http://www.ul.com/
global/documents/offerings/industries/buildingmaterials/fireservice/
WEBDOCUMENTS/EMW-2007-FP-02093.pdf).
18
19
20 “Firefighter Safety and Photovoltaic Installations Research Project”, trabalho
25
11
12
“Smoke Alarms and the Modern Residence Fire”, White Paper da UL, maio
de 2011.
13
de 2011.
14
de 2011.
15
de 2011.
31
“Safety Issues for Lithium-Ion Batteries”, White Paper da UL, novembro de 2010.
16
de 2011.
32
“Safety Issues for Lithium-Ion Batteries”, White Paper da UL, novembro de 2010.
17
de 2011.
33 “Safety Issues for Lithium-Ion Batteries”, White Paper da UL, novembro de 2010.
SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO / FONTES
27
29 “Lithium Batteries: Markets and Materials”, relatório FCB02E, outubro de 2009.
www.bccresearch.com.
30 “Safety Issues for Lithium-Ion Batteries”, White Paper da UL, novembro de 2010.
19
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