Uso seguro de dispositivos electrónicos en aviones

Las baterías de iones de litio de los dispositivos electrónicos personales (PED), como ordenadores portátiles, teléfonos inteligentes, baterías externas y cigarrillos electrónicos, pueden suponer un grave riesgo para la seguridad en los viajes aéreos. Las baterías dañadas o sobrecalentadas pueden incendiarse o explotar. En el proyecto LOKI-PED, el Instituto Fraunhofer de Dinámica de Alta Velocidad (Ernst-Mach-Institut, EMI) y el Instituto Fraunhofer de Física de la Construcción (IBP) colaboraron con Airbus para examinar las consecuencias de la aparición de humo e incendios en las cabinas de pasajeros y de pilotaje de los aviones. Esta primera evaluación de riesgos con base científica contribuirá a un uso más seguro de los dispositivos electrónicos en los viajes aéreos.

Muchas personas viajan en avión a sus destinos de vacaciones, especialmente en verano. Los viajeros suelen llevar consigo diversos dispositivos electrónicos, como ordenadores portátiles, tabletas, baterías externas y lectores de libros electrónicos. Estos pueden suponer un riesgo para la seguridad: las baterías de iones de litio de dichos dispositivos electrónicos personales pueden calentarse e hincharse si quedan atrapadas entre los asientos o se sobrecalientan durante la carga. En casos extremos, pueden emitir gases calientes, tóxicos e inflamables que pueden poner en peligro a los pasajeros y a los miembros de la tripulación. Los incidentes relacionados con los dispositivos electrónicos personales (PED) van en aumento. La Administración Federal de Aviación de Estados Unidos (FAA) registra entre uno y dos incidentes a la semana en los que una batería de iones de litio se sobrecalienta, emite humo o incluso se incendia a bordo de una aeronave.

Este reciente aumento de incidentes fue uno de los motivos por los que se puso en marcha el proyecto LOKI-PED, con el apoyo de la Agencia Europea de Seguridad Aérea (EASA). El proyecto fue llevado a cabo por el Instituto Fraunhofer de Dinámica de Alta Velocidad (Ernst-Mach-Institut, EMI) y el Instituto Fraunhofer de Física de la Construcción (IBP), en colaboración con Airbus Operations GmbH. Las consecuencias del humo y el fuego provocados por los dispositivos electrónicos personales (PED) se estudiaron utilizando diversas instalaciones de ensayo, como el centro de ensayos de baterías TEVLIB del Fraunhofer EMI, una maqueta del A320 para ensayos de incendio en cabina y la Instalación de Ensayos en Vuelo del Fraunhofer IBP, única en su género en Europa. La maqueta del A320 y la instalación de ensayos en vuelo del Fraunhofer IBP son entornos aeronáuticos realistas que reproducen el tipo de ventilación de cabina típico de los aviones. Los experimentos sirvieron de base para las simulaciones numéricas y la posterior evaluación de riesgos. Entre otras cosas, las actividades incluyeron una caracterización de los principales riesgos asociados a los dispositivos electrónicos personales (PED), experimentos diseñados para caracterizar los gases de combustión que se forman, una evaluación de riesgos relativa al número y al contenido energético de los PED, la evaluación de medidas de emergencia y contramedidas adicionales —como extintores y bolsas especiales— y la identificación de lagunas normativas. La EASA ha publicado los resultados del estudio en su página web.

En la primera fase del proyecto, los investigadores realizaron ensayos de uso indebido de baterías en el centro de ensayos de baterías TEVLIB del Fraunhofer EMI y en la maqueta del A320, en los que se calentaron ordenadores portátiles, tabletas y teléfonos inteligentes para provocar un desbocamiento térmico. Se trata de un proceso en el que la batería de iones de litio se quema, liberando toda la energía química de la celda en muy poco tiempo. Un cortocircuito interno en la celda de la batería provoca un aumento drástico de la temperatura. Esto desencadena una reacción en cadena en la que el calor que se genera en una celda se propaga a las celdas vecinas y da lugar a sucesivos episodios de fuga térmica.

“La cantidad de calor y gas que se libera cuando un dispositivo electrónico personal (PED) se sobrecalienta depende del contenido energético de las baterías”, afirma Simon Holz, director de proyectos del Fraunhofer EMI. Los dispositivos electrónicos portátiles (PED) que se pueden llevar a bordo están limitados actualmente a 100 vatios-hora (Wh). Los modelos actuales de ordenadores portátiles se acercan mucho a este umbral, y es muy probable que las nuevas tecnologías de baterías superen este límite. “Por lo tanto, es necesario realizar evaluaciones con base científica de las directrices y medidas diseñadas para minimizar el riesgo. En nuestras pruebas y simulaciones, hemos podido demostrar que el límite de 100 Wh para los dispositivos electrónicos portátiles sigue siendo adecuado”, afirma Simon Holz.

Al provocar un desbocamiento térmico, los investigadores también pudieron cuantificar el dióxido de carbono emitido y compuestos tóxicos como el monóxido de carbono, el formaldehído, el fluoruro de hidrógeno y el cloruro de hidrógeno. A continuación, correlacionaron estos valores medidos con las concentraciones máximas de dióxido de carbono antes de utilizar un modelo de simulación zonal validado de una cabina para predecir la propagación temporal y espacial de los gases y el humo. Los resultados mostraron que la ventilación de la cabina mantiene la exposición por debajo de los umbrales de seguridad para la salud. “Una batería en llamas libera gases nocivos. Sin embargo, nuestra simulación demostró que la ventilación de la cabina diluye dichos gases de forma tan eficaz que los umbrales de seguridad para la salud no se superan a dos asientos de distancia de la fuente del incendio. A esta distancia no existe ninguna amenaza aguda”, explica Victor Norrefeldt, director técnico del Fraunhofer IBP. "Como parte de nuestras pruebas, colocamos simuladores de dispositivos electrónicos personales (PED) en cinco lugares diferentes de la cabina de nuestra instalación de pruebas de vuelo e instalamos nueve sensores de medición de dióxido de carbono”. También se observó que la generación de humo se correlacionaba con la progresión del dióxido de carbono. El humo se disipó a solo dos filas de asientos de distancia de la fuente del incendio y solo se pudo observar humo denso en las inmediaciones de la batería en llamas, gracias a la elevada tasa de renovación de aire.

La FAA ha establecido los siguientes pasos esenciales que deben seguir los miembros de la tripulación cuando un dispositivo electrónico personal (PED) se incendia: en primer lugar, extinguir las llamas; a continuación, enfriar el dispositivo con un líquido sin alcohol antes de sumergirlo por completo en un recipiente lleno de agua. Hay fabricantes que ofrecen equipos de contención adicionales, como extintores y bolsas especiales diseñadas para contener baterías de iones de litio en caso de fuga térmica. Parte de este equipo de seguridad, que ya se encuentra disponible en el mercado, también se sometió a pruebas en el marco del proyecto LOKI-PED. Esto incluyó experimentos sobre el rendimiento de los extintores, la capacidad de contención de las bolsas y su facilidad de uso mientras se llevan máscaras respiratorias y guantes protectores. Todos los extintores demostraron ser adecuados para extinguir las llamas durante los experimentos. Sin embargo, ninguna de las bolsas probadas cumplió los requisitos relativos a la fuga de llamas y humo. Se invitó a miembros de la tripulación de las aerolíneas al simulador de cabina de las instalaciones de pruebas de vuelo del Fraunhofer para que probasen el equipo de seguridad. Las pruebas realizadas por el personal de cabina con las bolsas dieron lugar a una serie de sugerencias sobre el diseño y el manejo de las mismas. Las bolsas deben estar listas para su uso inmediato sin necesidad de montaje alguno, como acoplar asas o bandas de sujeción. “En nuestras exhaustivas pruebas, hemos podido corroborar una vez más que viajar en avión es seguro. El personal de cabina de las compañías aéreas recibe una formación muy exhaustiva sobre cómo actuar ante incidentes de incendio relacionados con baterías. No obstante, el equipo y los procedimientos de seguridad pueden optimizarse aún más para permitir un uso aún más seguro de los dispositivos electrónicos portátiles a bordo”, declara Simon Holz para resumir la situación.

Los resultados publicados por la EASA destacan la importancia de la rápida intervención de la tripulación, de los límites de capacidad de las baterías de los dispositivos electrónicos portátiles y de las sofisticadas estrategias de gestión de riesgos para garantizar la seguridad de los viajes aéreos. Las conclusiones y recomendaciones del proyecto, respaldadas científicamente, resultan beneficiosas tanto para las compañías aéreas como para las autoridades de supervisión, la tripulación de cabina y los pasajeros.

Proyecto LOKI-PED

Baterías de litio en dispositivos electrónicos portátiles: riesgo de incendio y humo

Iniciativa de financiación: Horizonte Europa (programa de la UE)

Institución financiadora: Agencia de Seguridad Aérea de la Unión Europea (EASA)

Consorcio:

• Instituto Fraunhofer de Dinámica de Alta Velocidad, Ernst-Mach-Institut, EMI, Friburgo
• Instituto Fraunhofer de Física de la Construcción IBP, Holzkirchen
• Airbus Operations GmbH, Bremen