UL 9540A Edição 6: Interpretação Compreensiva do Teste de Fogo em Grande Escala (LSFT)

— O Maior Limite de Segurança para Avaliação do Risco de Incêndio em Sistemas de Armazenamento de Energia por Bateria

1. Fundo: Por que realizar um teste de incêndio em larga escala?

 

Impulsionada pelo crescimento explosivo do mercado global de armazenamento de energia, a segurança contra incêndios dos Sistemas de Armazenamento de Energia por Baterias (BESS) tornou-se uma prioridade urgente para a indústria. Sob condições extremas, como superaquecimento, sobrecarga ou danos mecânicos, as baterias de íon-lítio podem sofrer fuga térmica—liberando grandes volumes de gases inflamáveis e causando incêndios graves. Se um incêndio se propagar para armários de baterias adjacentes ou estruturas circundantes, as consequências podem ser catastróficas.

Em 13 de março de 2026, Underwriters Laboratories (UL) publicou oficialmente a 6ª edição do ANSI/CAN/UL 9540A. As atualizações principais nesta revisão focam intensamente no Nível de Instalação – Teste de Incêndio em Grande Escala (LSFT). Servindo como o padrão definitivo para avaliar o desempenho de segurança contra incêndios de um sistema de armazenamento de energia em cenários de instalação do mundo real, o LSFT também é obrigatório por NFPA 855:2026 (Padrão para a Instalação de Sistemas Estacionários de Armazenamento de Energia).

Em termos simples, um LSFT envolve a construção de uma matriz BESS em laboratório que simula com precisão a instalação real, iniciando intencionalmente um Condición de Fogo Plenamente Desenvolvida dentro de uma das compartilhamentos, observando se o fogo se espalha para os compartilhamentos adjacentes ou estruturas de edifícios circundantes. Os dados coletados cientificamente validam as distâncias mínimas de separação, os planos de proteção contra incêndio e a integridade do projeto do sistema completo.

2. Visão panorâmica da hierarquia de testes UL 9540A

Para apreciar o papel do Teste de Incêndio em Grande Escala, é necessário primeiro entender a hierarquia de testes de quatro níveis da UL 9540A. Avançando progressivamente dos níveis micro para os macro, cada nível fornece dados fundamentais críticos para o próximo nível:

Quadro 1: Visão geral da Hierarquia de Quatro Níveis do Teste UL 9540A

3. Objetivos Principais do LSFT

Conforme o Capítulo 10 da Edição 6 da UL 9540A, o Teste de Incêndio em Grande Escala foi projetado para abordar quatro perguntas importantes de engenharia e segurança:

• Avaliação de Exposição Térmica: Quando ocorre um incêndio totalmente desenvolvido dentro de uma unidade BESS, qual é a gravidade da exposição térmica aos sistemas adjacentes ou próximos? Existe o risco de reação térmica secundária ou ignição?
• Risco de Incêndio Estrutural: A fogueira representa uma ameaça de ignição para estruturas de edifícios próximos (por exemplo, paredes ou telhados inflamáveis)?
• Verificação da Distância de Separação: As distâncias mínimas de instalação especificadas pelo fabricante são suficientes para prevenir a propagação do fogo?
• Validação do Plano de Proteção contra Incêndio: As medidas de proteção contra incêndio ativas no projeto do edifício (por exemplo, sistemas de sprinklers automáticos) são eficazes para controlar a propagação do fogo?

4. Detalhes do Método de Teste

4.1 Requisitos do Ambiente de Teste

LSFT exige controles ambientais rigorosos para garantir a confiabilidade dos dados e a reprodutibilidade dos testes. Para testes ao ar livre, as seguintes condições devem ser atendidas:

• Velocidade do vento ≤19,3km/h (≈5,4 m/s), utilizando telas de vento se necessário
• Temperatura ambiente ≥ 0℃ (32°F)
• Umidade relativa < 90%
• Zero precipitação durante o teste
• Gestão controlada da vegetação e materiais combustíveis dentro do perímetro de teste

Ensaios internos utilizam uma configuração padronizada para edifícios não dedicados, com teto plano de altura fixa e paredes de teste posicionadas nos cantos. Este layout evita que camadas de gás quente sejam fechadas pelas paredes, permitindo a extrapolação de dados para volumes de sala maiores. Além disso, os arranjos internos permitem sistemas ativos de supressão de incêndio (normalmente aspersores baseados em água) para avaliar sua eficácia de supressão.

4.2 Layout de teste

O layout de teste deve representar a configuração de instalação final do BESS. O princípio principal exige que o Encerramento de Origem estar totalmente preenchido com módulos de bateria e equipamentos auxiliares, enquanto o ambiente Conexões Alvo e/ou paredes de alvo são posicionadas às distâncias mínimas especificadas pelo fabricante. As figuras abaixo ilustram uma configuração típica de teste instalado no chão em ambiente interno: 

Na figuras, a área vermelha indica o local de início do incêndio (totalmente preenchida, local de início da condição de incêndio desenvolvida), a área azul representa as porções restantes da Câmara de Origem, e a área amarela denota a Câmara de Alvo instrumentada. As letras A, B, C e D representam as distâncias mínimas permitidas de separação em cada direção.

Enclosures de alvo podem ser fornecidas em três formas: uma unidade física totalmente preenchida, uma amostra representativa de substituição ou uma estrutura de parede de alvo instrumentada. Termopares devem ser dispostos em padrão de grade com espaçamentos não superiores a 0,61m (2 ft), cobrindo superfícies de células, superfícies de módulos ou superfícies internas de compartimentos no equipamento-alvo, dependendo da configuração real do equipamento interno do compartimento alvo.

4.3 Métodos de Iniciação do Fogo

As regras rigorosas do LSFT exigem a criação de uma Condição de Incêndio Plenamente Desenvolvida dentro da Câmara de Origem. Isso é acionado usando um dos três métodos padronizados:

• Placa de aquecimento + Fonte de ignição auxiliar: Uma placa de aquecimento faz com que as células entrem em fuga térmica, combinada com uma fonte de ignição (bobina de ignição, ignitor ou chama piloto) posicionada ao longo do caminho de liberação de gás para garantir a combustão do gás inflamável.
• Abuso Elétrico/Mecânico + Fonte de Ignição Auxiliar: O aquecimento térmico é induzido por sobrecarga, curto-circuito externo ou abuso mecânico, combinado com uma fonte de ignição de gás.
• Queimador de Gás: Um queimador de gás de difusão, pré-misturado ou semi-pré-misturado atua diretamente como fonte de calor e fonte de ignição.

A localização de início é determinada por meio de uma revisão estrutural e térmica para identificar a localização capaz de gerar o máximo de estresse térmico. Normalmente, esta é selecionada na posição vertical mais baixa ou segunda mais baixa próxima à borda externa da carcaça—onde a acumulação de calor é mais severa e a ventilação é restrita.

4.4 Critérios para uma Condição de Incêndio Desenvolvida

O padrão estabelece benchmarks claros para confirmar uma "condição de incêndio totalmente desenvolvida":

• Instalações ao Ar Livre: Envolve o superaquecimento térmico e a propagação ativa do incêndio por pelo menos uma coluna vertical inteira (rack) de módulos dentro da Concha de Origem.
• Instalações Internas: Envolve pelo menos um módulo completo que sofre propagação total de falha térmica e a ignição de todos os materiais combustíveis dentro desse módulo.

5. Testes para Sistemas de Armazenamento de Energia Empilhados

À medida que a densidade de energia aumenta, configurações BESS empilhadas tornaram-se cada vez mais comuns. Edição 6 introduz requisitos específicos de teste para instalações de BESS em camadas múltiplas:

Testes empilhados exigem que as cabines de destino estejam tanto adjacentes quanto diretamente acima da Cabine de Origem. O conjunto completo deve ser instalado em sua capacidade máxima de carga mecânica, incluindo todos os componentes de fixação e suportes.

Durante o teste, a exposição térmica na parte inferior da unidade superior deve ser monitorada. Se solicitado pelo cliente, todo o conjunto vertical pode ser avaliado como uma única Estrutura de Origem (aplicável quando se espera que o fogo se propague verticalmente dentro da estrutura do conjunto).

6. Critérios de Aprovação/Reprovação: Métricas de Desempenho Detalhadas

Os critérios de passagem/falha do LSFT são categorizados em instalações externas e internas, abrangendo limites de temperatura, confinamento de sobretaxa térmica e estabilidade estrutural.

Quadro 2: Comparação dos Critérios de Desempenho do LSFT (Ao Ar Livre vs. Interno)

Observação sobre as Tolerâncias de Temperatura Permitidas: Todas as medidas de temperatura são avaliadas utilizando uma média móvel de 60 segundos para eliminar picos transientes. Além disso, para termopares instalados nas superfícies do módulo ou da câmara interna, o padrão prevê uma isenção: os valores medidos podem exceder o limite por até 5 minutos no total (contínuo ou intermitente), desde que não excedam 120% do limiar. Esta disposição reflete considerações práticas de engenharia.

Exposições	Limite
Células dentro das cercas de destino	Temperatura média da temperatura de descarga da prova de nível de célula
Módulo dentro das cercas alvo	Temperatura média da temperatura de descarga da prova de nível de célula
Superfície interna das cabines de alvo	110% Temperatura média da temperatura de ventilação do teste de nível da célula
Parede Instrumentada, se usada no lugar da caixa de destino	110% Temperatura média da temperatura de ventilação do teste de nível da célula

Tabela 3: Critérios Chave de Desempenho para Instalações LSFT ao Ar Livre

Exposições	Limite
Células dentro das cercas de destino	Temperatura média da temperatura de descarga da prova de nível de célula
Módulo dentro das cercas alvo	Temperatura média da temperatura de descarga da prova de nível de célula
Superfície interna das cabines de alvo	110% Temperatura média da temperatura de ventilação do teste de nível da célula

Tabela 4: Critérios de Desempenho Chave para Instalações LSFT Internas

 

7. Condições de Término do Teste

Um LSFT é um teste extenso e de alta intensidade. Sob condições normais, o teste é concluído quando todas as seguintes condições são atendidas:

1. Chamas abertas dentro e fora da Enclosure de Origem são completamente extintas.
2. Após a condição de incêndio totalmente desenvolvida ser estabelecida, a temperatura dentro da Câmara de Origem permanece abaixo de 100°C (212°F) por um período contínuo de 3 horas.
3. As temperaturas do BESS de destino apresentam uma tendência decrescente e permanecem abaixo dos limites de critérios por pelo menos 3 horas consecutivas.
4. Se um sistema de supressão de incêndio baseado em água for acionado, um Período de observação de 12 horas deve ser seguido após o desligamento da supply de água para evitar re-ignição.
5. Configurações empilhadas requerem um Período de observação de 24 horas para garantir a estabilidade estrutural de longo prazo.

Se a fuga térmica se propagar para uma carcaça alvo, a estrutura empilhada colapsa, os limites de temperatura são ultrapassados ou a segurança da equipe é ameaçada, o teste é interrompido precocemente e considerado um fracasso.

8. Principais Destaques das Atualizações da Edição 6

• Harmonização com NFPA 855:2026: Liga formalmente o LSFT à NFPA 855 como requisito de conformidade obrigatório, estabelecendo um quadro "testar-para-código" coeso.
• Crítérios de Isenção Esclarecidos: Define explicitamente as condições aplicáveis sob as quais o teste de Nível 3 (Nível de Unidade) pode ser omitido ou isento.
• Teste Empilhado Padronizado: Introduz procedimentos de teste e critérios de avaliação precisos, adaptados para BESS em pilha de múltiplas camadas.
• Limites de Desempenho Refinados: Incorpora um multiplicador de 110% e uma tolerância de 5 minutos para os critérios de temperatura superficial, alinhando-se mais com a dinâmica prática da engenharia.
• Monitoramento de Reprovação Aprimorado: Exige um período de observação de 12 horas para sistemas internos após a supressão para verificar a capacidade de contenção de longo prazo dos sistemas de proteção contra incêndios.
• Requisitos de Relatórios Compreensivos: Requer registros de rastreamento de dados de todo o processo desde a montagem do teste físico até as conclusões finais.

9. Conclusão

 

O Teste de Incêndio em Grande Escala (TIGE) representa o padrão técnico mais alto para avaliação da segurança contra incêndios de sistemas de armazenamento de energia por baterias em todo o mundo. Avançando além de cálculos teóricos ou testes em pequena escala, ele utiliza ensaios físicos em grande escala para abordar um desafio fundamental de segurança:

"Quando um incêndio realmente ocorre dentro do seu sistema de armazenamento de energia, ele se propagará para unidades adjacentes ou estruturas ao redor?"

Para fabricantes, integradores e desenvolvedores de projetos de BESS, dominar as nuances do LSFT é essencial - não apenas para conformidade regulatória e acesso ao mercado, mas como um caminho crítico para avançar a segurança intrínseca dos produtos de armazenamento de energia.

— Este artigo foi escrito com referência ao padrão ANSI/CAN/UL 9540A-2026 (6ª Edição). —