¿Qué certificaciones de seguridad necesitan las baterías de litio de alto rendimiento para almacenamiento de energía?

UL 1973: Certificación fundamental de seguridad para módulos y paquetes de baterías de litio

Alcance, aplicabilidad y requisitos clave para el almacenamiento estacionario de energía

UL 1973 constituye la principal directriz de seguridad en Norteamérica para módulos y paquetes de baterías de litio destinados a aplicaciones estacionarias, como sistemas de almacenamiento de energía (ESS) y fuentes de alimentación ininterrumpida. Básicamente, verifica si los diseños son capaces de resistir problemas comunes, tales como fallos eléctricos, situaciones de estrés térmico y posibles incendios. La norma incluye varios requisitos importantes que vale la pena mencionar. En primer lugar, debe existir un aislamiento eléctrico robusto para evitar arcos peligrosos en caso de fallo. Los materiales deben ser resistentes a la ignición y contar también con características adecuadas de contención. Las piezas mecánicas deben soportar las vibraciones y golpes habituales derivados de las operaciones diarias. Asimismo, el sistema de gestión térmica debe funcionar correctamente incluso cuando las temperaturas oscilen ampliamente fuera de los rangos normales. Obtener la certificación conforme a UL 1973 significa que estas baterías operarán de forma segura en edificios comerciales y fábricas de todo el mundo. Además, superar esta prueba resulta obligatorio antes de que los fabricantes puedan abordar certificaciones de nivel superior, como UL 9540 para sistemas completos.

Pruebas críticas de abuso: sobrecarga, cortocircuito, ciclado térmico y choque mecánico

Para obtener la certificación UL 1973, los sistemas de baterías de litio someten a rigurosas simulaciones de abuso diseñadas para replicar condiciones extremas de fallo. Estas incluyen:

• Sobrecarga : Carga más allá de los límites seguros para verificar la eficacia del circuito de protección.
• Cortocircuito : Conexiones directas en los terminales para evaluar la contención de la propagación térmica.
• Ciclos térmicos : Exposición repetida desde –20 °C hasta +60 °C para evaluar la degradación del rendimiento.
• Choque mecánico : Impactos que simulan tensiones durante el transporte o daños físicos.

Según la edición de 2022 de la norma, para aprobar es necesario que no se produzca incendio, explosión ni fuga de electrolito, lo que demuestra que el sistema puede soportar condiciones extremas sin sufrir un fallo catastrófico.

UL 9540A: Validación de la propagación de la propagación térmica en sistemas de baterías de litio

Protocolo de ensayo de propagación de fuego de celda a sistema e interpretación de datos

La norma UL 9540A funciona analizando cómo se propaga el calor durante fallos, comenzando desde celdas individuales de baterías hasta sistemas completos compuestos por múltiples módulos y unidades. Básicamente, el proceso de ensayo genera condiciones de descontrol térmico de forma controlada mediante métodos como la sobrecarga de las baterías, la provocación de cortocircuitos o la aplicación de esfuerzos físicos sobre ellas. En cada etapa de este proceso, se verifica si el sistema es capaz de contener el problema antes de que empeore. Si algo detiene la propagación en cualquier punto de la jerarquía, no es necesario continuar con las pruebas posteriores. Sin embargo, cuando el calor sí se propaga, los técnicos miden factores como el aumento de temperatura, el tipo de gases liberados, las partículas que podrían escapar y el tiempo exacto que tarda el fallo en propagarse entre componentes. La versión más reciente, publicada en 2024, introdujo algunos cambios importantes, entre ellos estándares mejorados para ensayar distintos tipos de baterías de litio a altas temperaturas, así como reglas más claras sobre qué constituye una aprobación frente a un rechazo. Por ejemplo, ahora se exige que las baterías mantengan la contención del problema durante al menos 60 minutos entre celdas para cumplir con los requisitos de seguridad. Todos estos ensayos generan informes detallados que incluyen datos cuantitativos sobre la velocidad de propagación de incendios, la cantidad de humo tóxico que podría liberarse y la posibilidad de explosiones. Estos datos resultan esenciales cuando las autoridades locales redactan normativas contra incendios o cuando las empresas intentan modelar los riesgos potenciales en sus instalaciones.

Cómo la norma UL 9540A orienta el diseño de sistemas de almacenamiento de energía (SAE) seguros frente al fuego y las estrategias de mitigación de riesgos

Los datos obtenidos de las pruebas UL 9540A desempeñan un papel fundamental en las decisiones que toman los ingenieros para reducir efectivamente los riesgos de incendio en el mundo real. Al diseñar sistemas, los profesionales analizan los valores de transferencia de calor y la velocidad de propagación de las llamas para determinar formas más eficaces de construir barreras térmicas, diseñar rejillas de ventilación y separar distintas partes de las instalaciones, de modo que cualquier evento térmico quede confinado, como máximo, a uno o dos módulos. Los detectores de gases se configuran para activar los sistemas de supresión con suficiente antelación, mucho antes de que se alcancen niveles peligrosos, como temperaturas superiores a 150 °C. La actualización más reciente, publicada en 2024, eleva significativamente los estándares de seguridad para los equipos instalados en azoteas y garajes, donde el espacio es limitado y las personas no pueden evacuar fácilmente si ocurre una emergencia cerca de edificios. Según estadísticas del sector correspondientes al año pasado, los lugares que aplican las directrices UL 9540A experimentan aproximadamente un 74 % menos de incendios que aquellos que no las siguen. Asimismo, los bomberos consultan estos informes sobre propagación al planificar sus intervenciones ante situaciones específicas. Por su parte, los inspectores utilizan toda esta información para garantizar que las instalaciones cumplan con los requisitos de la norma NFPA 855 en materia de separación adecuada y flujo de aire, transformando así las evaluaciones teóricas de riesgo en medidas de seguridad reales y operativas en el sitio.

IEC 62619 y EN 62619: Normas industriales globales para la seguridad de baterías de litio

Requisitos de rendimiento, tolerancia a condiciones de abuso y conformidad para aplicaciones comerciales de sistemas de almacenamiento de energía (ESS)

La norma IEC 62619, junto con su contraparte europea EN 62619, establece reglas esenciales de seguridad para baterías de litio industriales utilizadas en sistemas estacionarios de almacenamiento de energía (ESS). Estas directrices internacionalmente aceptadas exigen que las baterías funcionen de forma fiable incluso bajo estrés durante su operación. Esto incluye mantener su capacidad tras múltiples ciclos de carga y descarga y conservar una estabilidad térmica hasta temperaturas de aproximadamente 60 grados Celsius. Asimismo, las normas especifican cómo deben responder las baterías a diversas formas de abuso mediante ensayos normalizados. Por ejemplo, deben soportar condiciones de sobretensión al 1,5 veces su nivel máximo de carga, resistir cortocircuitos externos en los que la resistencia descienda por debajo de 100 miliomios, soportar fuerzas mecánicas de aplastamiento superiores a 100 kilonewtons y contener eficazmente los fenómenos de propagación térmica (thermal runaway). Para cumplir con estos requisitos, los fabricantes deben incorporar varias funciones de seguridad integradas, como sistemas de monitorización de voltaje de respaldo, barreras pasivas que impidan la propagación del fuego y mecanismos de apagado rápido que entren en acción en cuestión de milisegundos. Cumplir con estos requisitos es, de hecho, obligatorio para obtener la marca CE según el Reglamento de Baterías de la UE, que exige demostrar el cumplimiento en más de 25 aspectos diferentes de seguridad. Según una reciente Auditoría Industrial de Almacenamiento de Energía de 2023, las empresas que aplican las normas IEC/EN 62619 registran aproximadamente un 40 % menos de fallos en aplicaciones reales, lo que las hace mucho más adecuadas para despliegues a gran escala en redes eléctricas.

UL 9540: Certificación a nivel de sistema que integra la seguridad de la batería de litio y del BMS

Cómo UL 9540 valida la seguridad del sistema completo de almacenamiento de energía, incluidas la batería de litio, la gestión térmica y los controles

La norma UL 9540 ofrece controles de seguridad exhaustivos a nivel de sistema para instalaciones completas de almacenamiento de energía. Va más allá de los propios módulos de batería para incluir, por ejemplo, sistemas de gestión térmica, sistemas de gestión de baterías (o BMS, por sus siglas en inglés), recintos y la forma en que todos estos componentes funcionan conjuntamente mediante lógica de control. Las pruebas normalizadas suelen centrarse en componentes individuales, pero la UL 9540 evalúa efectivamente cómo opera el conjunto ante problemas del mundo real que ocurren simultáneamente. Piense, por ejemplo, en fallos eléctricos que coinciden con condiciones meteorológicas extremas o en esas peligrosas reacciones en cadena térmicas que a veces observamos. Lo más importante es demostrar que todas las funciones de seguridad operan correctamente como un equipo integrado: deben mantener la estabilidad durante las operaciones normales de carga y descarga, contener cualquier problema térmico dentro de los recintos adecuados, desconectarse automáticamente ante una falla grave y garantizar una comunicación eficaz entre el sistema de gestión de baterías (BMS) y los equipos de refrigeración. Este enfoque integral de ensayo permite identificar debilidades en las interfaces entre distintos componentes. Según datos de los informes de seguridad contra incendios de 2023, los sistemas que obtienen esta certificación presentan aproximadamente un 47 % menos de incidentes térmicos. Además, obtener la certificación acelera los procesos de aprobación y establece capas de protección fundamentales tanto para instalaciones comerciales como para grandes instalaciones de baterías de litio destinadas a servicios públicos.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la certificación UL 1973?

La certificación UL 1973 es una norma de seguridad para módulos y paquetes de baterías de litio utilizados en sistemas estacionarios de almacenamiento de energía y fuentes de alimentación ininterrumpida, que garantiza su capacidad para resistir fallos eléctricos, esfuerzos térmicos y posibles incendios.

¿Por qué son importantes las pruebas críticas de abuso para los sistemas de baterías de litio?

Las pruebas críticas de abuso, como la sobrecarga, el cortocircuito, el ciclo térmico y el choque mecánico, garantizan que los sistemas de baterías de litio puedan resistir condiciones extremas sin sufrir fallos catastróficos, cumpliendo así los requisitos de seguridad.

¿Cómo influye la norma UL 9540A en el diseño de los sistemas de almacenamiento de energía?

La norma UL 9540A proporciona datos sobre la transferencia de calor y la propagación del fuego, lo cual es fundamental para diseñar sistemas que minimicen los riesgos de incendio, orientando la colocación de barreras térmicas y definiendo estrategias de mitigación de riesgos.

¿Qué son las normas IEC 62619 y EN 62619?

IEC 62619 y EN 62619 son normas internacionales que establecen requisitos esenciales de seguridad para baterías de litio industriales utilizadas en sistemas comerciales de almacenamiento de energía, incluyendo la fiabilidad del rendimiento y la tolerancia a condiciones de abuso.

¿Qué abarca la certificación UL 9540?

La certificación UL 9540 cubre la seguridad de todo el sistema de almacenamiento de energía, incluidas las baterías de litio, la gestión térmica y los controles, garantizando que todos los componentes funcionen de forma eficaz en conjunto para minimizar los riesgos.