Acumulación de Gases en Sistemas Hidráulicos
Descripción
re
Secretaría de Educación Pública Dirección General de Institutos Tecnológicos INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ “MEJORAS PROPUETAS PARA EL
MANEJO DE ACUMULACIONES DE GAS EN TUBERÍAS DE SISTEMAS DE EMERGENCIA DE REACTORES DE LAGUNA VERDE.”
PROYECTO DE RESIDENCIAS Para obtener el titulo de: INGENIERO MECÁNICO
PRESENTA
Francisco Javier Cárdenas Bejarano
ASESORES:
Ing. Remigio Heriberto Hernández Enciso Ing. Felipe de Jesús Silva Ruiz
H. VERACRUZ, VER., MEX.
2012
Dedicatorias y agradecimientos A mis padres, por darme la vida, por brindarme su apoyo incondicional en los proyectos que he emprendido, por aconsejarme, y guiarme en el camino de la educación.
A mi familia por estar ahí para compartir mis logros, Abi, Jorge, Mis tíos Tomas y Ana, Yajaira, Marcela, Marcelita y mi tía Elia.
A mi Tía Boni que en paz descanse, por enseñarme a jamás darme por vencido, a luchar hasta obtener lo que quiero sin importar las veces que caiga intentándolo.
A mis compañeros de carrera del Instituto, Michel, Casio, Carlos Galán, Arcocha, Sagid, Mayeli y Aby por todas las experiencias que juntos tuvimos durante nuestra estancia en el tecnológico.
A mis amigos que me han apoyan en cualquier circunstancia y están ahí para dar esos consejos que son tan necesarios, Edwin, Martin, Manlio e Ituriel
A mis profesores y asesores que me instruyeron en las diferentes materias durante el periodo escolar, Ing. Vázquez Reta, Dr. Servín, Dr. Prince, Ing. Cerritos, Ing. Ernesto, M.C Remigio, M.I. Juvenal, M.C. Maroño.
A mi asesor externo el Ing. Felipe Silva quien me brindo la información necesaria para elaborar este documento así como su tiempo.
A todos y a cada uno de los que con su apoyo hicieron de este un triunfo más. Gracias.
I
Índice de figuras Fig. 1 Núcleo del reactor BWR-5. Fig. 2 Diagrama del ciclo termodinámico de la Central Laguna Verde. Fig. 3 Ciclo termodinámico CLV. Fig. 4 Distribución de ensambles en el interior de la vasija del reactor. Fig. 5 Disposición de los anillos distribuidores de rocío del núcleo. Fig. 6 Toberas de los anillos distribuidores de aspersión del núcleo. Fig. 7 Diagrama esquemático de los sistemas de enfriamiento de emergencia del núcleo (ECCS). Fig. 8 Comportamiento de un hueco en tuberías. Fig. 9 Comportamiento de un hueco antes de llegar a la succión de bomba. Fig. 10 Compresión provocada por un hueco después de un arranque de bomba. Fig. 11 Zonas de difícil venteo. Fig. 12 Afectación por golpe de ariete producido por líneas mal drenadas. Fig. 13 Fugas en válvulas. Fig. 14 Venteos en tanques. Fig. 15 Consideraciones especiales de venteo. Fig. 16 Huecos atrapados después de cierre de válvulas. Fig. 17 Espacios de difícil venteo. Fig. 18 Sobrepase de válvulas de alivio. Fig. 19 Ejemplo de emisión de ondas ultrasónicas. Fig. 21 Krautkramer USM 35 Fig. 22 Pico en toma de medicino de huecos Fig. 23 Ultraprobe 10000 y software. Fig. 24 Ultraprobe 15000
II
Acrónimos en ingles BWR
Boiling Water Reactor
ECCS
Emergency Core Cooling System
INPO
Institute of Nuclear Power Operation
NRC
Nuclear Regulatory Operation
RCIC
Reactor Core Isolation Cooling
PWR
Pressurized Water Reactor
RHR
Residual Heat Removal
SER
Significant Event Report
SIP
Safety Injection Pump
SOER
Significant Operating Experiences Report
LWR
Light Water Reactors
CANDU
Canada Deuterium Uranium
FBR
Fast Breeder
AGR
Advanced Gas-cooled Reactor
RBMK
Reactor Bolshoy Moshchnosty Kanalny
ADS
Accelerator Driven System
HPCS
High-pressure Core Spray
LPCS
Low-pressure Core Spray System
LPCI
Low-pressure Coolant Injection System
ADS
Automatic Depressurization System
CLV
Central Laguna Verde
GL
Generic Letter
OE
Operational Experience
III
Acrónimos en español BWR
Reactor de Agua en Ebullición
ECCS
Sistema de Enfriamiento de Emergencia del Núcleo
INPO
Instituto de Operaciones de Energía Nucleares
NRC
Comisión de Regulación Nuclear
RCIC
Enfriamiento del reactor con el núcleo Aislado
PWR
Reactor de Agua a Presión
RHR
Remoción de Calor Residual
SER
Reporte de Evento Significativo
SIP
Bomba de Inyección de Seguridad
SOER
Reporte de Experiencia Operacional
LWR
Reactores de agua ligera
CANDU
Canada Deuterio Uranio
FBR
Reactores Rápidos Realimentados
AGR
Reactor Refrigerado por Gas avanzado
RBMK
Reactor de Canales de Alta Potencia
ADS
Sistema Asistido por Acelerador
HPCS
Sistema de Rociado del Núcleo a Alta Presión
LPCS
Sistema de Rociado del Núcleo a Baja Presión
LPCI
Sistema de Inyección al Núcleo a Baja Presión
ADS
Sistema de Despresurización Automática
CLV
Central Laguna Verde
GL
Carta Genérica
OE
Experiencia Operacional
IV
Contenido Dedicatorias y agradecimientos........................................................................................... I Índice de figuras ....................................................................................................................... II Acrónimos en ingles .............................................................................................................. III Acrónimos en español ........................................................................................................... IV Introducción ............................................................................................................................... 1 a. Tipos de reactores nucleares de fisión ................................................................................... 3 a.1 LWR...............................................................................................................................................................3 a.2 CANDU. ........................................................................................................................................................4 a.3 FBR. ...............................................................................................................................................................4 a.4 AGR................................................................................................................................................................4 a.5 RBMK............................................................................................................................................................4 a.6 ADS. ...............................................................................................................................................................4 b. Ventajas de los reactores nucleares de fisión...................................................................... 4 c. Desventajas de los reactores nucleares de fisión. .............................................................. 5 d. Funcionamiento del reactor tipo BWR. .................................................................................. 6 e. Barras de control. ........................................................................................................................... 7
Capítulo 1 .................................................................................................................................... 8 Antecedentes de la empresa. ................................................................................................ 8 1.1 Generalidades ............................................................................................................................... 8 1.1.1 Misión.......................................................................................................................................................8 1.1.2 Visión........................................................................................................................................................8 1.1.3 Valores. ....................................................................................................................................................9 1.2 Caracterización del departamento encargado dentro de la central. ........................ 9 1.2.1 Área mecánica. .....................................................................................................................................9 1.2.2 Organigrama general ...................................................................................................................... 10 1.2.3 Organigrama área. ........................................................................................................................... 11 1.2.4 Cronograma de actividades ......................................................................................................... 12 1.3 Justificación. ............................................................................................................................... 13 1.3.1 Sistema de Rociado del Núcleo a Alta Presión (HPCS). .................................................... 15 1.3.2 Sistema de Rociado del Núcleo a Baja Presión (LPCS). .................................................... 15 1.3.3 Sistema de Inyección al Núcleo a Baja Presión (RHR-LPCI). .......................................... 17 1.3.4 Sistema de Despresurización Automática (ADS). ............................................................... 17 1.4 Objetivo. ....................................................................................................................................... 21 1.4.1 Objetivos específicos....................................................................................................................... 22
1.4.1.1 Conocer la procedencia y cusas de huecos. ....................................................................... 22 1.4.1.2 Determinación de límites de cantidad de gases en tuberías. ..................................... 22 1.4.1.3 Control cantidad de vacíos en tuberías. .............................................................................. 22
Capítulo 2 .................................................................................................................................. 23 Marco teórico ........................................................................................................................... 23 2.1 Fundamentos. ............................................................................................................................ 23 2.1.1 Objetivo GL-2008-01. ..................................................................................................................... 23 2.1.2 INPO SER 2.05 Rev. 1. ..................................................................................................................... 23 2.2 Efectos de huecos...................................................................................................................... 24 2.2.1 Golpe de ariete................................................................................................................................... 25 2.2.2 Consecuencias de golpe de ariete. ............................................................................................. 26 2.2.3 Cavitación. ........................................................................................................................................... 27 2.2.3.1 Cavitación de succión................................................................................................................. 28 2.2.3.2 Cavitación de descarga. ............................................................................................................. 28 2.3 Responsable del manejo de acumulaciones de gas. ..................................................... 28 2.3.1 Responsable de la planta.............................................................................................................. 28 2.3.2 Consideraciones de importancia. .............................................................................................. 29 2.4 Mecanismos responsables intrusiones de gas ............................................................... 29 2.5 Actividades que minimizan la cantidad de gas. ............................................................. 31 2.5.1 Situaciones a evitar. ........................................................................................................................ 31 2.5.2 Practicas a prevenir o minimizar la intrusión de gas. ....................................................... 31 2.5.3 Revisiones importantes en procesos de diseño. ................................................................. 33 2.5.4 Identificación de huecos en puntos ya conocidos............................................................... 33 2.5.5 Soluciones de diseño (venteos adicionales, modificaciones de tuberías, etc.). ...... 33 2.5.6 Precursores en intrusión de gas................................................................................................. 34 2.6 Descripción e incorporación de la experiencia operacional (EO). ......................... 34 2.7 Ubicación de acumulaciones de gas. .................................................................................. 34 2.7.1 Desarrollo de método de evaluación........................................................................................ 34 2.7.2 Identificación de limitantes de sistemas de área. ............................................................... 35 2.7.3 Localización de huecos de gas en sistemas de tuberías. .................................................. 35 2.7.4 Evaluar zonas con acumulaciones de gas............................................................................... 35 2.7.4.1 Evaluación de zonas para encontrar acumulaciones de gas. ...................................... 35 2.7.4.2 Monitoreo de zonas susceptibles a acumulaciones. ....................................................... 36 2.8 Criterios de aceptación de diseño. ..................................................................................... 36 2.9 Procesos de llenado y venteo. .............................................................................................. 38
2.9.1
Requisitos generales de llenado y venteo. ........................................................................ 38
2.9.2
Procedimiento de llenado y venteo...................................................................................... 38
2.9.3
Venteo Dinámico. ......................................................................................................................... 39
2.9.4
Llenado de vacíos. ....................................................................................................................... 40
2.9.5
Verificación. ................................................................................................................................... 40
2.9.6
Acciones correctivas................................................................................................................... 40
2.10 Mantenimiento de sistema. ................................................................................................ 41 2.10.1 Documentación de llenados y venteos. ................................................................................ 41 2.10.2 Ingeniería de planeación y revisión de orden de trabajo. ............................................ 41 2.10.3 Identificación de verificaciones de confirmación. ........................................................... 41 2.11 Manejo de gases en tuberías. ............................................................................................. 41 2.11.1 Requerimientos de venteo. ........................................................................................................ 41 2.11.2 Exámenes de ultrasonido. .......................................................................................................... 42 2.11.3 Tendencia de gases. ...................................................................................................................... 42 2.11.4 Posibles precursores de intrusión de gas. ........................................................................... 42 2.12 Revisión para encontrar gases que sobre pasen los criterios de aceptación de diseño................................................................................................................................................... 43 2.12.1 Proceso de acción correctiva. ................................................................................................... 43 2.12.2 Criterios de aceptación de acción correctiva identificado............................................ 43 2.12.3 Consideración de medidas de compensación. ................................................................... 43 2.12.4 Gas removido................................................................................................................................... 44 2.12.5 Elaboración un modelo de operatividad en caso de intrusión de gas. .................... 44
Capítulo 3 .................................................................................................................................. 45 Resultados en la CLV ............................................................................................................. 45 3.1 Actividades realizadas en la residencia profesional. .................................................. 45 3.2 Conclusión del método utilizado actualmente en la CLV para remoción de gases acumulados en tuberías de sistemas de emergencia. ............................................ 46
Conclusiones. ........................................................................................................................... 48 Mejoras sugeridas. ................................................................................................................. 50 A. Acciones propuestas para evitar la intrusión de gas en tuberías de sistemas de emergencia en CLV. ......................................................................................................................... 50 B. Implementación de técnicas de monitoreo de tuberías mediante uso de dispositivos de ultrasonido. ........................................................................................................ 51 a) ¿Qué es el método de ultrasonido? ................................................................................................. 51
b) ¿como funciona el método de ultrasonido? ................................................................................ 51 b) Operación de equipo de ultrasonido. ............................................................................................ 53 c) ¿Qué ventajas tendría implementar este tipo de dispositivos en la CLV? ...................... 53 d) Equipos de ultrasonido ....................................................................................................................... 54 f) Requisitos propuestos para la realización de monitoreos en la CLV........................................ 58
Bibliografía ............................................................................................................................... 59
Introducción Una Central Nucleoeléctrica es una central térmica de producción de electricidad. Las centrales nucleoeléctricas tienen
cierta
semejanza
con las termoeléctricas
convencionales ya que también utilizan vapor a presión para mover las unidades turbogeneradoras, su principio de funcionamiento es esencialmente el mismo que el de plantas convencionales que utilizan combustibles fósiles tales como: carbón, combustóleo o gas, pero en lugar de emplear estos para producir el vapor, aprovechan el calor que se obtiene de la fisión de átomos de los isótopos de Uranio 235 (U235) para convertir este calor en energía eléctrica. La conversión de energía eléctrica es un proceso que se lleva a cabo en tres etapas.
1ra etapa. Se utiliza el combustible para producir vapor saturado.
2da etapa. El vapor (energía calorífica) se transforma en mecánica, provocando el movimiento de las turbinas (a través de las álabes de esta misma).
3ra etapa. El giro del eje de la turbina transmite el movimiento a un generador para producir la energía eléctrica.
La diferencia entre las centrales nucleares y las demás centrales térmicas convencionales es la forma de producir vapor, es decir la primera etapa de conversión. Un reactor nuclear es una instalación física donde se produce, mantiene y controla una reacción nuclear en cadena. Por lo tanto, en un reactor nuclear se utiliza un combustible adecuado que permita asegurar la producción de energía generada por las sucesivas fisiones. Algunos reactores pueden disipar el calor obtenido de las fisiones, otros sin embargo utilizan el calor para producir energía eléctrica. Los reactores nucleares deben ser instalados en zonas cercanas al agua, como cualquier central térmica, para refrigerar el circuito, y deben ser emplazados en zonas sísmicamente estables para evitar accidentes. Son diseñados con sistemas de seguridad avanzados. No emiten gases que dañen la atmósfera pero producen residuos radiactivos que duran decenas de miles de años, y que deben ser
1
almacenados para su posterior uso en reactores avanzados y así reducir su tiempo de vida a unos cuantos cientos de años. La fisión se crea a partir del uso de neutrones que chocan con los átomos de uranio. Al llevarse a cabo la reacción, denominada reacción en cadena, se libera energía en forma de calor, esta energía calienta el agua dentro del reactor y provoca que se convierta en vapor. El vapor fluye a través de tuberías y conductos hasta llegar a las turbinas. Estas turbinas se mueven y transfieren el movimiento al generador que se encarga de producir electricidad, la cual se conecta a la red nacional de electricidad. El vapor de salida de las turbinas descarga en el condensador, condensándose por efecto de la refrigeración del mismo mediante agua de mar. Una vez en forma líquida en el condensador, el agua se recircula al reactor para volver a iniciarse el proceso. Los reactores cuentan con varios sistemas de seguridad. Para controlar la reacción dentro del reactor se utilizan unas barras de control, estas barras de control se introducen y se extraen del reactor de acuerdo al uso y necesidad de reactividad la cual se traduce en energía. Las barras contienen carburo de boro, material que por su propiedad de absorber neutrones es capaz de detener la reacción en cadena. En caso de que las barras fallaran en su inserción, el reactor cuenta con un sistema que se encarga de apagar el reactor de forma segura e independiente de las barras de control. Este sistema utiliza una solución liquida de pentaborato de sodio, el cual es inyectado al reactor para detener la fisión. Los reactores de CLV tipo BWR-5 cuenta cada uno con 109 barras de control. Véase fig. 1
2
Fig. 1 Núcleo del reactor BWR-5.
a. Tipos de reactores nucleares de fisión Existen varios tipos básicos en el 2012: a.1 LWR. Light Water Reactors: utilizan como refrigerante y moderador el agua. Como combustible uranio enriquecido. Los más utilizados son los PWR y los BWR. 3
a.2 CANDU. Canada Deuterium Uranium: Utilizan como moderador y refrigerante agua pesada (compuesta por dos átomos de deuterio y uno de oxígeno). Como combustible utilizan uranio natural. a.3 FBR. Fast Breeder Reactors: utilizan neutrones con energía cinética diferente a los otros reactores para la consecución de la fisión. Como combustible utiliza plutonio y como refrigerante sodio líquido. Este reactor no necesita moderador.
a.4 AGR. Advanced Gas-cooled Reactor: usa uranio como combustible. Como refrigerante utiliza CO2 y como moderador grafito.
a.5 RBMK. Reactor Bolshoy Moshchnosty Kanalny: su principal función es la producción de plutonio, y como subproducto genera energía eléctrica. Utiliza grafito como moderador y agua como refrigerante. Uranio enriquecido como combustible. Puede recargarse en marcha. Tiene un coeficiente de reactividad positivo. El reactor de Chernóbil era de este tipo.
a.6 ADS. Accelerator Driven System: utiliza una masa subcrítica de torio, en la que se produce la fisión solo por la introducción, mediante aceleradores de partículas, de neutrones en el reactor. Se encuentran en fase de experimentación, y se prevé que una de sus funciones fundamentales sería la eliminación de los residuos nucleares producidos en otros reactores de fisión.
b. Ventajas de los reactores nucleares de fisión. Una de las ventajas de los reactores nucleares es su poca emisión contaminante al ambiente, sus residuos producidos son menores en volumen y existe mayor control de 4
estos que de los residuos generados por las plantas alimentadas por combustibles fósiles. En esas centrales térmicas convencionales que utilizan combustibles fósiles (carbón, petróleo o gas), se emiten gases de efecto invernadero (CO2 principalmente), gases que producen lluvia ácida (SO2 principalmente), carbonilla, metales pesados, miles de toneladas anualmente de cenizas, e incluso material radiactivo natural concentrado. En una central nuclear los residuos sólidos generados son del orden de un millón de veces menores en volumen que los contaminantes de las centrales térmicas. El uranio enriquecido utilizado en las centrales nucleares no sirve para construir un arma nuclear ni para usar uranio procedente de ellas. Para ello se diseñan los reactores en ciclos de alto enriquecimiento o bien se usan diseños como reactores tipo RBMK usados para la generación de plutonio.
c. Desventajas de los reactores nucleares de fisión. El peligro para la población proviene de varios factores: 1. Accidente en una central nuclear. 2. Ataque terrorista. 3. Peligrosidad de los residuos y su alto poder contaminante del medio ambiente. 4. Basureros nucleares. 5. Posible desviación de los residuos para la producción de armas de destrucción masiva.
Los reactores nucleares generan residuos radiactivos. Algunos de ellos con un semiperiodo elevado, como el americio, el neptunio o el curio y de una alta toxicidad. Los detractores de la energía nuclear hacen hincapié en el peligro de esos residuos que duran cientos e incluso miles de años.
Los accidentes nucleares más graves han sido: Mayak (Rusia) en 1957, Windscale (Gran Bretaña) en 1957, ThreeMile Island (EE. UU.) En 1979, Chernóbil (Ucrania) en 1986, Tokaimura (Japón) en 1999 y Fukushima (Japón) 2011.
5
La peligrosidad de los residuos nucleares es un tema altamente controvertido. Estos se suelen asociar a la generación de energía nuclear de fisión, sin embargo existen infinidad de fuentes radiactivas empleadas en diversos usos que también son enterradas en cementerios nucleares. La mayoría de los países tienen empresas nacionales encargadas de la gestión de estos residuos, normalmente la tarifa eléctrica incluye un porcentaje que se destina a este fin. En la actualidad no existen almacenes definidos destinados al enterramiento del combustible gastado, usualmente se almacenan en piscinas en los mismos emplazamientos de los reactores o en almacenes centralizados. Aparentemente esta es la opción más razonable ya que el combustible gastado conserva el 95% del uranio, lo cual permite su reutilización aunque los costos del proceso representan todavía un obstáculo para realizarse a gran escala.
d. Funcionamiento del reactor tipo BWR. En un reactor del tipo BWR sólo se utiliza un circuito en el cual el combustible nuclear hace hervir el agua produciendo vapor. Este último asciende hacia una serie de separadores y secadores que lo separan del caudal del agua de refrigeración, reduciendo el contenido de humedad del vapor, lo cual aumenta la calidad de éste. El vapor seco fluye entonces en dirección a la turbina que mueve el generador eléctrico. Tras esto el vapor que sale de la turbina pasa por un condensador que lo enfría obteniéndose nuevamente agua líquida, la cual es impulsada mediante bombas de nuevo hacia el interior de la vasija que contiene el núcleo. Dado que el vapor fluye desde el reactor, éste se comporta como una máquina térmica convencional. Dentro de la Vasija existen separadores de humedad y secadores como elementos internos para eliminar la humedad del vapor, evitando la corrosión de la turbina. Fig. 2.
6
Fig. 2 Diagrama del ciclo termodinámico de la Central Laguna Verde. e. Barras de control. Retirar o introducir las barras de control en el combustible es el método común de control de la potencia cuando se arranca el reactor y cuando se trabaja hasta el 70% de esta. A medida que las barras de control se retiran, se reduce la absorción de neutrones en las mismas, aumentando en el combustible. Por tanto aumenta la potencia del reactor. En cambio, al introducir las barras de control, aumenta la absorción de neutrones en éstas y disminuye en el combustible de forma que se reduce la potencia en el reactor.
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Capítulo 1 Antecedentes de la empresa. 1.1 Generalidades La central nuclear Laguna verde, consta de dos unidades con una capacidad de 675 MWe y la salida neta a la red es de 654 MWe por unidad, cada unidad está formada por un reactor de agua de ebullición de la 5ta generación (BWR-5), fabricados por General Electric.
La construcción de la unidad 1 comenzó en octubre de 1976, fue conectada a la red eléctrica en 1989. En el caso de la unidad 2, su construcción empezó en 1977 y se integró a la red de potencia eléctrica en 1995.
Laguna verde está localizada en el municipio de Alto lucero, del edo. De Veracruz, México, a 70km al NNO de la ciudad de Veracruz, a 60 km al ENE de Xalapa y 290km al ENE del centro del distrito federal.
La Secretaria de Minas e Industria paraestatal (SEMIP) otorgo a la central nucleoeléctrica Laguna Verde su licencia de operación, en base a las recomendaciones hechas por la Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y Salvaguardias (CNSNS). 1.1.1 Misión. Con máxima prioridad en la seguridad, generar electricidad por medios nucleares con calidad y costo competitivo, sustentada en la superación continua de nuestro personal y profundo respeto al medio ambiente.
1.1.2 Visión. Con máxima prioridad en la seguridad y una solida cultura organizacional, incrementar la generación de electricidad sustentando la opción nuclear como altamente viable, así como lograr y mantener que la central sea reconocida con un nivel de excelencia.
8
1.1.3 Valores. Seguridad (valor supremo), respeto, honestidad, responsabilidad, dignidad, justicia, integridad, bien común, actitud de servicio, lealtad, conciencia ecológica, honradez y equidad. 1.2 Caracterización del departamento encargado dentro de la central. 1.2.1 Área mecánica. El área de disciplina mecánica es la encargada de proporcionar un análisis, soporte y solución a las problemáticas suscitadas en sitio (CLV) con respecto a necesidades de tipo mecánicas relacionadas con equipo mayor, tales como fugas en sistemas ocasionadas por desgaste de válvulas, fluctuaciones en bombas, posibles daños en tuberías, falla de sistemas fundamentales, etc. En dichas situaciones, el área de disciplina mecánica se encargara de recibir la problemática suscitada, evaluarla y desarrollar la mejor solución posible para el caso, posterior a esto se elaborara una solicitud de dicha pieza o piezas y se hará llegar al departamento de compras para que estos se encarguen de realizar el pedido y envío a sitio.
De igual forma, la disciplina mecánica se encargara de proponer e implementar mejoras en sistemas para hacer eficientes los procesos, y así de esta forma lograr un trabajo más completo logrando una mejora continua en sus sistemas y proporcionándole ciertos beneficios de competitividad haciéndola una empresa reconocida.
9
1.2.2 Organigrama general
10
1.2.3 Organigrama área.
11
1.2.4 Cronograma de actividades
1
2
3
P X R X Capacitación de sistemas de ECCS P R Análisis de problemática en tuberías, efectos y P consecuencias R Conocimiento de pruebas para remoción, técnicas Pe instrumentos R Elaboración de reporte final P R Revision de reporte final P R
X X
X X
ACTIVIDAD Capacitación general sobre CLV
X
4
5
6
7
X X
X X
X X
X
8
9
10
11
X X
X
X
X X
X
X
X X
12
X X
12
13
14
X X X X
X X X X
X
X
X
15
X
X
X
X X
1.3 Justificación. Cada uno de los reactores de Laguna Verde consta de tres elementos indispensables: el combustible, el moderador y el fluido refrigerante. El sistema nuclear de suministro de vapor (NSSS) del reactor de Laguna Verde es de ciclo directo y recirculación forzada del refrigerante, el fluido refrigerante es agua desmineralizada que circula a través del núcleo del reactor a alta presión la cual hierve al extraer el calor que se produce por la fisión nuclear en el combustible, el vapor generado se separa y seca dentro de la vasija del reactor hasta alcanzar una calidad del 99.7% (aprox.) de vapor saturado y se envía mediante líneas de tubería hasta la turbina principal para provocar el movimiento que se transmite al generador. El vapor después de salir de la Turbina pasa al Condensador donde se enfría con agua de mar y se convierte nuevamente en líquido al condensarse. El flujo de agua de mar (30 m3/seg., aprox.) circula en circuito abierto a través de los tubos del condensador y nunca entra en contacto con el vapor ni con el líquido condensado, posteriormente es retornado al Golfo de México. En la Fig. 3 podemos observar el proceso termodinámico completo.
Fig. 3 Ciclo termodinámico CLV. 13
El líquido condensado antes de ser bombeado al interior de la vasija se hace pasar a través de filtros para eliminar las impurezas que este pueda contener. Este ciclo vaporlíquido condensado cubre el ciclo termodinámico de la Central. El combustible es UO2 ligeramente enriquecido en el isótopo U235 en su composición mediante
procesos
fisicoquímicos,
en
forma
de
pastillas
cilíndricas
de
aproximadamente 1 cm. de diámetro por 1 cm. De altura, se encuentra contenido en una barra de aleación de circonio de 3,8 m. aproximadamente, en la parte superior de la barra se tiene un volumen libre para limitar la presión interna que producen los productos de fisión gaseosos durante la operación. En la fig.4 se puede observar la distribución de los cuatrocientos cuarenta y cuatro ensambles en la vasija del reactor.
Fig. 4 Distribución de ensambles en el interior de la vasija del reactor. Sin embargo durante operaciones y con base a la seguridad, es necesario tener un 14
método de emergencia de control de la temperatura de la vasija del reactor. Los accidentes de base de diseño (DBA o ABD) se definen como la ruptura de la línea de mayor diámetro conectada a la vasija del reactor, en forma de guillotina y doble exposición, el diseño de los sistemas de seguridad debe incluir sistemas de reposición de agua de enfriamiento al núcleo. Estos sistemas deben de ser capaces de proporcionar el enfriamiento requerido sin importar las condiciones de presión de la vasija, incluso considerando la pérdida de la alimentación eléctrica exterior (LOOP) para los motores de sus bombas de accionamiento e impulsión del agua de enfriamiento. Adicionalmente estos sistemas están diseñados para no permitir que la temperatura máxima dentro del núcleo alcance los 1204°C. Para cumplir con estos objetivos la CLV cuenta con los siguientes 4 sistemas:
1.3.1 Sistema de Rociado del Núcleo a Alta Presión (HPCS). Su objetivo es el enfriamiento del núcleo del reactor, consta de una bomba principal, una bomba de llenado, tuberías, válvulas y controles e instrumentos asociados. Consiste de un dispositivo distribuidor de roció situado dentro de la envolvente, ligeramente por encima del núcleo desde el cual se inyecta agua por medio de una bomba de alta presión, su fuente principal de agua son los tanques de condensado (TAC’s) y su fuente alternativa es la alberca de supresión. En la fig. 6 se puede observar la ubicación del sistema de rocío del núcleo. 1.3.2 Sistema de Rociado del Núcleo a Baja Presión (LPCS). Su objetivo es la inyección de agua a baja presión y en forma de espray para prevenir daños en el combustible, en combinación con el ADS, es capaz de enfriar adecuadamente el núcleo en caso de roturas intermedias o pequeñas en la barrera de presión del refrigerante. Este sistema entra en operación cuando la vasija esta despresurizada; su fuente de alimentación es la alberca de supresión. En la fig.5 se puede observar la distribución de los anillos de rocío del núcleo. 15
Fig. 5 Toberas de los anillos distribuidores de aspersión del núcleo. En la Fig.6 se muestra la distribución de tuberías así como de los sistemas mencionados.
16
Fig. 6 Disposición de los anillos distribuidores de rocío del núcleo. La operación de estos sistemas se inicia automáticamente cuando las condiciones lo requieran. 1.3.3 Sistema de Inyección al Núcleo a Baja Presión (RHR-LPCI). Este sistema utiliza las bombas centrifugas del sistema de remoción de calor residual (RHR), así como sus intercambiadores de calor, pero que en caso de emergencia sirve para inyectar refrigerante al núcleo del reactor, cuando la vasija se encuentra despresurizada, manteniéndolo inundado el tiempo que sea necesario. 1.3.4 Sistema de Despresurización Automática (ADS).
17
Este sistema entrara en funcionamiento cuando los sistemas de alta presión no son capaces de mantener el nivel de agua adecuado en el núcleo. Básicamente este sistema se maneja con válvulas que permiten el paso de vapor, a través de tuberías a la alberca de supresión, despresurizando a gran velocidad la vasija del reactor y permitiendo que los otros sistemas de baja presión actúen con mayor eficiencia.
En la fig. 7 podemos observar la distribución de los sistemas.
Fig. 7 Diagrama esquemático de los sistemas de enfriamiento de emergencia del núcleo (ECCS). En todo sistema de tuberías, siempre se presentara la acumulación de gases, esto debido al desgaste de los elementos o a los malos manejos de los sistemas. En la fig.8 y fig.9 tenemos un ejemplo de acumulación de gases y su comportamiento.
18
Fig. 8 Comportamiento de un hueco en tuberías.
Fig. 9 Comportamiento de un hueco antes de llegar a la succión de bomba.
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La acumulación de gases o huecos en el interior de estos sistemas tiene serias afectaciones en su desempeño, así como de los elementos que los integran. Como se observa en la fig.10 donde un hueco causa una sobrepresión en el sistema pudiendo provocar afectaciones en el sistema.
Fig. 10 Compresión provocada por un hueco después de un arranque de bomba.
Al hablar de un sistema de enfriamiento de seguridad del reactor, se sobre entiende que su tolerabilidad y funcionamiento es de suma importancia en la CLV, y por lo tanto el manejo de huecos o burbujas de gas atrapadas en las corrientes del fluido será una necesidad de suma importancia.
No existe un método definitivo para la remoción de dichos huecos o burbujas de aire atrapadas en los sistemas, sin embargo el controlarlos es el método más apropiado hasta ahora, y haciéndolo de manera correcta se logra salvaguardar la integridad tanto de los sistemas como de la seguridad del personal que labora en la CLV.
Todo este proceso conlleva un laborioso trabajo que se fundamenta en las experiencias operacionales que podrían ser útiles al realizar trabajos o presentarse circunstancias similares a las ya vividas, facilitando así la toma de decisiones y medidas de prevención.
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La importancia de este proyecto, es reunir el conocimiento de diferentes experiencias, así como información útil para la Central Nuclear Laguna Verde referente a situaciones de riesgo o accidentes por el mal manejo de huecos, de igual forma aportar a quien sea necesario esta recopilación de información con un fin benéfico.
Este proyecto se encargara de proporcionar en primera instancia información de los posibles orígenes de huecos dentro de tuberías de cualquier sistemas de la planta, así como las consecuencias de estos, posteriormente se brindaran experiencias operacionales y registros de incidentes ocurridos en diferentes plantas nucleares, para finalmente en base a módulos de entrenamiento de personal, brindar un resumen de recomendaciones a realizar para evitar casos de emergencia, poder lidiar con estas, o simplemente llevar un orden de revisión continua de los sistemas.
La idea principal es proporcional una visión más amplia del tema, logrando así que posteriormente se implementen mejoras en dichos sistemas que sean de beneficio para los lectores. Las mejoras son de suma importancia en los sistemas y fundamentales en el desarrollo de todo sistema existente que proporcione seguridad en operaciones.
1.4 Objetivo. Comprobar que la Central Laguna Verde cumple con los sistemas mencionados de acuerdo a las bases de diseño, licenciamientos, requerimientos regulatorios aplicables, medidas de control y pruebas operacionales.
De igual forma es de suma importancia la recolección o recopilación de información relacionada con el tema para determinar si se requieren acciones adicionales dentro de la planta.
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1.4.1 Objetivos específicos. 1.4.1.1 Conocer la procedencia y cusas de huecos. Las causas de estos son por ejemplo la entrada de gas por malos diseños de sistema, o fallas en equipos que permitan la transferencia de fluidos de gas saturado entre los sistemas, venteos y llenados incorrectos de los sistemas siguiendo un drenado o mantenimiento inadecuado, de igual forma un mal manejo de los gases en operaciones, o simplemente problemas imprevistos en sistemas (presurizados y en reserva).
1.4.1.2 Determinación de límites de cantidad de gases en tuberías. Para la determinación de los límites a los cuales una bomba se vería afectada por la presencia de gases, se requiere una serie de estudios para determinar su ubicación y volumen, así como la planeación de su remoción lo más pronto posible. La ubicación de huecos se logra mediante pruebas de ultrasonido las cuales darán una ubicación exacta, sin embargo la CLV no cuenta con el equipo para realizarlas.
1.4.1.3 Control cantidad de vacíos en tuberías. El control de los niveles de vacíos o huecos en las tuberías es de suma importancia, ya que es la forma más eficiente de controlarlos y por consecuente proporcionar seguridad a los equipos que forman parte del sistema, al personal que labora en la planta y a la planta como tal. El control de niveles de vacíos se lleva a cabo con ciertos procedimientos previamente establecidos, tales como pruebas o mantenimientos periódicos en tuberías para asegurarse la nula existencia de fugas en válvulas por ejemplo, asegurarse que los procedimientos de venteo y llenado de sistema se realicen de acuerdo a los protocolos establecidos, monitoreas de intrusión de gas, instalación de ventaos o implementación de mejoras de operación, mantenimiento y diseño.
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Capítulo 2 Marco teórico 2.1 Fundamentos. Los casos de acumulación de gases en sistemas de fluidos de plantas nucleares han existido desde el comienzo de operación de estas mismas. La NRC (Nuclear Regulatory Comission o Comisión Regulatoria Nuclear) ha publicado 20 cartas genéricas y NUREG’s relacionadas con la acumulación de gases. Existen diferentes mecanismos de intrusión de gas que permiten la acumulación de estos en los sistemas de tuberías.
Por diferencial de presiones, algunos de estos huecos pueden salir de la solución de agua o refrigerante durante operaciones normales ocasionando ciertas anormalidades en el sistema que citaremos más adelante.
2.1.1 Objetivo GL-2008-01. La NRC (Nuclear Regulatory Comision o Comisión Regulatoria Nuclear) Generic Letter 2008-01 (Carta genérica 2008-01) solicita que cada licenciatario evalúe sus ECCS, sistema DHR y sistema de rocío de contención de acuerdo a las bases establecidas, diseño, pruebas y corrección de acciones para reducir la acumulación de gases que puedan afectar la operación del sistema, y que se tomen las acciones apropiadas cuando las condiciones sean adversas a las de calidad.
2.1.2 INPO SER 2.05 Rev. 1. INPO SER 2.05 Rev1 (Significant Event Report, SER o Reportes de Eventos Significativos) 2-05 Rev1fue emitido dada la recurrencia de intrusión de gases en los sistemas de tuberías de las plantas. Desde su emisión en marzo del 2005 se tiene un reporte de aproximadamente 30 eventos de emergencia, lo indica que los problemas persisten, esto debido a la inadecuada respuesta de algunas plantas y la necesidad de más atención a los casos de intrusión de gas que afecte los sistemas de seguridad. La
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intrusión de gases en sistemas de seguridad puede resultar en daños mayores al desempeño de sistemas y sus funciones.
2.2 Efectos de huecos.
La intrusión de gas en una bomba puede causar que la bomba entregue un flujo escaso o que ni si quiera lo entregue, ocasionando que esta quede inoperable e incluso se dañe.
Debido a la presión de descarga, la bomba podría verse afectada por lo que la capacidad de flujo se reduciría a tal grado que la bomba no realice su función de diseño. De acuerdo a la curva del sistema, esto ocasionaría pérdidas en carga y posterior pérdida de flujo así como su presión de dirección, haciendo que la bomba sea incapaz de suministrar el caudal necesario para el funcionamiento de los ECCS.
La acumulación de gases puede ocasionar daños importantes; particularmente en tuberías de descarga de bombas después de un arranque, lo que podría ocasionar fallas de estas y de sus componentes. Ciertas válvulas podrían verse afectadas por sobrepresiones, venciéndolas para finalmente abrirlas. En la Fig.11 podemos observarlo.
El tiempo ocupado en el llenado de la tubería de descarga puede retrasar la entrega del fluido incluso superar el plazo asumido en el análisis de accidentes.
Los daños de los cuales hablamos son los que mencionamos en este capítulo, y son precisamente estos los que queremos erradicar.
El desplazamiento de huecos en tubería se lleva acabo como se muestra en la fig. 11
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Fig. 11 Zonas de difícil venteo.
2.2.1 Golpe de ariete. El golpe de ariete o pulso de Zhukowski, llamado así por el ingeniero ruso Nikolái Zhukovski, se origina debido a que el fluido es ligeramente elástico. En consecuencia, cuando se cierra bruscamente una válvula o un grifo instalado en el extremo de una tubería de cierta longitud, las partículas de fluido que se han detenido son empujadas por las que vienen inmediatamente detrás y que siguen aún en movimiento. Esto origina una sobrepresión que se desplaza por la tubería a una velocidad que puede superar la velocidad del sonido en el fluido. Esta sobrepresión tiene dos efectos: comprime ligeramente el fluido, reduciendo su volumen, y dilata ligeramente la tubería. Cuando todo el fluido que circulaba en la tubería se ha detenido, cesa el impulso que la comprimía y, por tanto, ésta tiende a expandirse. Por otro lado, la tubería que se había ensanchado ligeramente tiende a retomar su dimensión normal. Conjuntamente, estos efectos provocan otra onda de presión en el sentido contrario. El fluido se desplaza en dirección contraria pero, al estar la válvula cerrada, se produce una depresión con respecto a la presión normal de la tubería. Al reducirse la presión, el fluido puede pasar a estado gaseoso formando una burbuja mientras que la tubería se contrae. Al alcanzar el otro extremo de la tubería, si la onda no se ve disipada, por ejemplo, en un depósito a presión
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atmosférica, se reflejará siendo mitigada progresivamente por la propia resistencia a la compresión del fluido y la dilatación de la tubería.
2.2.2 Consecuencias de golpe de ariete. Este fenómeno es muy peligroso, ya que la sobrepresión generada puede llegar a entre 60 y 100 veces la presión normal de la tubería, ocasionando roturas en los accesorios instalados en los extremos (grifos, válvulas, etc.). La fuerza del golpe de ariete es directamente proporcional a la longitud del conducto, ya que las ondas de sobrepresión se cargarán de más energía, e inversamente proporcional al tiempo durante el cual se cierra la llave: cuanto menos dura el cierre, más fuerte será el golpe. El golpe de ariete estropea el sistema de abastecimiento de fluido, a veces hace reventar tuberías de hierro colado, ensancha las de plomo, arranca codos instalados, etc. Fig. 12.
12.a
12.b
12.c
12.d 26
12.e
12.f
12.g
12.h
Fig. 12 Afectación por golpe de ariete producido por líneas no bien drenadas de agua de vapor. 12.a Desprendimiento de soportería. 12.b Fractura en zonas susceptibles. 12.c y d Desplazamiento de soportería. 12.e,f,g y h Fractura de tubería con desplazamiento en soportería.
2.2.3 Cavitación. La cavitación es un fenómeno que se produce siempre que la presión en algún punto o zona de la corriente de un líquido desciende por debajo de un cierto valor mínimo admisible. El fenómeno puede producirse lo mismo en estructuras hidráulicas estáticas que en máquinas hidráulicas (bombas, hélices, turbinas). Puede ocurrir que se alcance la presión de vapor del líquido de tal forma que las moléculas que lo componen cambian inmediatamente a estado de vapor, formándose burbujas o, más correctamente, cavidades. Las burbujas formadas viajan a zonas de mayor presión e implotan (el vapor regresa al estado líquido de manera súbita, aplastándose bruscamente las burbujas) produciendo una estela de gas y un arranque de metal de la superficie en la que origina este fenómeno. 27
2.2.3.1 Cavitación de succión. La cavitación de succión ocurre cuando la succión de la bomba se encuentra en unas condiciones de baja presión/alto vacío que hace que el líquido se transforme en vapor a la entrada del rodete. Este vapor es transportado hasta la zona de descarga de
la bomba donde
el vacío desaparece
y
el vapor del líquido es
nuevamente
comprimido debido a la presión de descarga. Se produce en ese momento una violenta implosión sobre la superficie del rodete. Un rodete que ha trabajado bajo condiciones de cavitación de succión presenta grandes cavidades producidas por los trozos de material arrancados por el fenómeno. Esto origina el fallo prematuro de la bomba.
2.2.3.2 Cavitación de descarga. Esta sucede cuando la descarga de la bomba está muy alta. La elevada presión de descarga provoca que la mayor parte del fluido circule por dentro de la bomba en vez de salir por la zona de descarga. A medida que el líquido fluye alrededor del rodete debe de pasar a una velocidad muy elevada a través del rodete de la bomba,
esta
velocidad
provoca
que
el líquido se
transforme
en vapor.
Una bomba funcionando bajo estas condiciones muestra un desgaste prematuro del rodete y álabes. Además y debido a la alta presión de funcionamiento es de esperar un fallo prematuro de las juntas de estanqueidad y rodamientos de la bomba. Bajo condiciones extremas puede llegar a romperse el eje del rodete.
2.3 Responsable del manejo de acumulaciones de gas. 2.3.1 Responsable de la planta. El compromiso por parte del personal de la central apoya la implementación de procesos o programas para prevenir y manejar intrusión y acumulación de gases.
La CLV debe designar un responsable para manejar y controlar la acumulación de gas en sistemas. El responsable designado debe tener el entrenamiento y experiencia 28
adecuada para proporcionar acciones claras y determinantes en los sistemas que son impactados y las áreas susceptibles a la acumulación de gas. Es importante que esta responsabilidad se le otorgue a un solo ingeniero, pues podría prestarse a diferentes interpretaciones y por lo tanto incoherencia en el desarrollo de soluciones.
2.3.2 Consideraciones de importancia. La prevención y manejo de intrusiones y acumulaciones de gas es un problema de todo sitio e impacta en diferentes funciones de la central. El personal de todos los departamentos relacionados deben coordinarse con el responsable estableciendo parámetros requeridos, dirección programada, identificando procedimientos y necesidades de monitoreo de potenciales huecos, y otras actividades de procesos.
2.4 Mecanismos responsables intrusiones de gas En las centrales debe existir una lista de recursos específicos que pueden afectar en la intrusión de gas en sistemas de tuberías. Estos incluyen:
Llenados y venteos poco efectivos.
Fugas de acumuladores.
Fugas del RCS (Reactor Coolant System o Sistema Refrigerante del
Reactor).
Desgasificación de gas saturado líquido disuelto cuando pasa de
tuberías de alta presión a baja presión.
Por drenaje y reajuste del sistema, mantenimientos ineficientes y por no
seguir los procedimientos en forma.
Falla de instrumentos al indicar niveles erróneos.
Muestras erróneas debido a falla de instrumentos.
Fugas en válvulas incluyendo fugas en una serie de válvulas
nominalmente cerradas.
Fugas a través de componentes de sistema de venteo.
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Temperaturas aproximadas a la temperatura de saturación al nivel más bajo de presión que experimenta el sistema al ser usado.
Vórtices en succión.
Deficiencias de diseño que puedan contribuir a la intrusión de gas
durante condiciones de accidente.
Mal funcionamiento del sistema completo.
Fuga de material de la vejiga de la bomba de desplazamiento positivo.
Enfriamiento de una sección de la tubería.
Como ejemplo tenemos la fig. 13 donde se muestra:
1) una fuga en válvulas puede llegar a permitir que los huecos o burbujas en un tanque se trasladen y acumulen en el intercambiador de calor 2) Un problema de control de nivel puede permitir que gas entre a la tubería del sistema desde un tanque con espacios o huecos.
Fig. 13 Fugas en válvulas.
30
2.5 Actividades que minimizan la cantidad de gas. 2.5.1 Situaciones a evitar.
Llenado desde un tanque con nivel de agua inferior al sistema a ser
llenado. Tal es el caso de la fig. 14.
Fig. 14 Venteos en tanques
Venteos de sistema que reduzcan la presionen cualquier punto del
sistema por debajo de la presión de saturación.
Situaciones en operación o mantenimiento que reduzcan la presión del
sistema por debajo de la presión de saturación.
2.5.2 Practicas a prevenir o minimizar la intrusión de gas.
Se debe usar una fuente presurizada con una presión suficientemente
superior a la necesaria para llenar y purgar el sistema.
Realizar los venteos lentamente con la adecuada presión para mantener
el sistema presurizado.
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Consideraciones especiales de venteo con el fin de asegurarse que los
venteos sean correctos, por ejemplo componentes tales como un orificio. Fig. 15.
Fig. 15 Consideraciones especiales de venteo.
Formar un sello de lazo con agua en la entrada del venteo para prevenir
la ingestión de gas.
Repetición de venteos después de un tiempo para evitar acumulaciones
en puntos altos del sistema. En la fig.16 se muestra como muchas ocasiones es importante realizar varios venteos en el sistema para desalojar esas acumulaciones.
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Fig. 16 Huecos atrapados después de cierre de válvulas.
2.5.3 Revisiones importantes en procesos de diseño. Los procesos de cambios de diseño en CLV deben incluir soporte para la revisión de impacto de esos cambios que puedan afectar otros sistemas y el potencial para la intrusión de gases o acumulación de estos en los puntos altos identificados. Adicionalmente, la revisión de impacto debe ser desempeñada para desarrollar cambios de diseño cuando sea necesarios para lograr venteos más efectivos. 2.5.4 Identificación de huecos en puntos ya conocidos. Las ubicaciones donde el gas se sigue acumulando deberán ser evaluadas para proporcionar soluciones que puedan prevenir o minimizar futuras intrusiones. Esto puede ser a través de modificaciones en planta o procedimientos de operación y cambios en prácticas. Un aspecto importante de corrección de esas condiciones es tener un entendimiento claro de los mecanismos de intrusión de gas. Si los cambios no pudieran remediar estas localizaciones entonces los monitoreos deben ser considerados para identificar tempranamente las acumulaciones de gas.
2.5.5 Soluciones de diseño (venteos adicionales, modificaciones de tuberías, etc.). En la CLV se debe considerar la instalación de venteos adicionales en puntos potenciales para acumulación de gas, donde estos no pueden ser removidos por otros métodos y/o donde podrían acumularse y entonces afectar el desempeño del sistema 33
al realizar funciones requeridas. Algunas centrales han hecho modificaciones en sistemas de tuberías para direccionar los huecos de gas en ubicaciones que prevengan estas, teniendo un efecto benéfico.
2.5.6 Precursores en intrusión de gas. En procedimientos de operación, pruebas y mantenimiento se deben incluir ubicaciones susceptibles como posibles puntos de acumulación de gas. Para estos lugares, el criterio de aceptación debe incluirse en los procedimientos para utilizarlos cuando sea requerido.
2.6 Descripción e incorporación de la experiencia operacional (EO). Cuando se evalúan experiencias operacionales relacionadas con intrusión de gas a sistemas de tuberías, es importante entender el proceso de intrusión a dichos sistemas. Es muy probable que en la CLV no se tengan problemas específicos como los dados en las experiencias operacionales, sin embargo estos pueden asemejarse a dichas situaciones, por lo tanto serán de utilidad para el personal encargado de dar solución a dichas problemáticas. Después de que se obtiene una señal de intrusión de gas, es importante buscar información detallada de esta para determinar el impacto que tendrá en los sistemas o programas de la central.
Es recomendable que todas las experiencias operacionales de la industria y plantas relacionadas con intrusión o acumulación de gases sea revisada por el personal responsable del programa de intrusión de gas.
2.7 Ubicación de acumulaciones de gas. 2.7.1 Desarrollo de método de evaluación. La CLV debe desarrollar y proporcionar un método para determinar y documentar todos los puntos altos de sistemas y otras zonas potenciales de huecos. En la
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documentación debe incluirse la información y datos similares para su uso en evaluaciones de todas las zonas donde puedan formarse huecos.
2.7.2 Identificación de limitantes de sistemas de área. La información de diseño y requisitos funcionales deben ser revisados para determinar los limitantes de acuerdo a cada sistema que se vea afectado. Todo deberá ser documentado.
2.7.3 Localización de huecos de gas en sistemas de tuberías. Es importante que se tenga una revisión de diseño de cada sistema, incluyendo dibujos de instrumentación, isométricos, de planeación y evaluación y cálculos para identificar ubicaciones de huecos. Por medio de paros, se deberá confirmar la localización y orientación de componentes como las tuberías en “U” invertidas, intercambiadores de calor, válvulas, localización de venteos, ramas de líneas, orificio, válvulas de alivio, reductores, interfaces con otros sistemas, etc. Los cuales podrían convertirse precursores de intrusión y causar que el gas quede atrapado o sea difícil de remover en mantenimientos de sistema. Estos deberán también verificar que los venteos instalados en puntos altos están bien colocados, incluyendo verificación de campo para asegurarse de los cambios de geometría de tuberías (como reductores) y tolerancias de construcción (sobre largos tramos de tubería) que no han creado puntos altos adicionales.
Es importante también documentar la ubicación y referencias de elevación de todos los puntos altos en los sistemas de fluido afectados en los dibujos adecuados (por ejemplo, dibujos simplificados de una línea) para futuras elevaciones. Se debe identificar la ubicación de los puntos altos venteados y no venteados.
2.7.4 Evaluar zonas con acumulaciones de gas. 2.7.4.1 Evaluación de zonas para encontrar acumulaciones de gas. La CLV debe desarrollar un proceso para evaluar todos los puntos altos y otros lugares potenciales para la ubicación de huecos y así determinar si la acumulación de gases 35
podría o no ocurrir. Con este proceso, se podrá trabajar con los puntos encontrados ya sea individualmente o grupalmente.
2.7.4.2 Monitoreo de zonas susceptibles a acumulaciones. La ubicación de posibles lugares donde se formen huecos requiere evaluaciones periódicas para determinar el nivel de monitoreo necesario.
Los monitoreos no son requeridos para ubicaciones (venteados o sin ventear) donde el volumen de huecos máximo acumulado ha sido evaluado y determinado que no afecta la operabilidad del sistema, basado en máximo volumen de huecos aceptable, localización, numero de Froude u otra base técnica.
Las ubicaciones de huecos restantes, tendrán una frecuencia de monitoreo determinada y serán materia para monitoreos adicionales.
2.8 Criterios de aceptación de diseño. Los criterios de aceptación de diseño en cuanto a acumulación de gases en los sistemas generalmente se establecen de acuerdo a análisis en base al impacto del gas y el desempeño de sistemas y componentes. Si no existen criterios de aceptación de diseño quiere decir que no se ha presentado el requerimiento.
Existen puntos donde podrían acumularse gases como se muestra en la fig. 17 y por consecuente es de suma importancia establecer un criterio de aceptación que determine si el sistema está suficientemente lleno para desempeñar su papel de diseño.
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Fig. 17 Espacios de difícil venteo.
Algunas consideraciones son:
Cálculos de diseño.
Actualización de sistemas de criterios y descripciones de diseño.
Actualización de procedimientos de monitoreo de sistemas para incluir
en criterios.
Los criterios de aceptación deben asegurarse de que:
Las bombas no se conviertan en limitantes para desempeñar un nivel
que afecte en los requisitos del flujo de acuerdo a las bases de diseño o asunciones de análisis accidentales.
El gas que puede ser removido hacia adentro del sistema de
refrigeración del reactor no afectara el fluido dentro de este mismo durante su operación, apagado o condiciones de accidente.
El gas que se ha acumulado en la tubería de succión las bombas, no
causara presiones inaceptables cuando las bombas comiencen la recirculación o durante condiciones de emergencia. La presión que se obtiene debe ser limitada a un valor que no dañe la tubería, soportes u otros componentes de sistema, o resulte la apertura de válvulas de alivio donde las presiones de sistemas excedan el límite. Un ejemplo es la fig. 18. 37
Fig. 18 Sobrepase de válvulas de alivio.
2.9 Procesos de llenado y venteo. 2.9.1 Requisitos generales de llenado y venteo. Las actividades de llenado y venteo son desarrolladas para restaurar un sistema, una parte de este, modificaciones o para cualquier razón que requiera un drenado de gases existentes en el sistema.
2.9.2 Procedimiento de llenado y venteo. Los procedimientos de llenado y venteo deberán seguir una guía para realizarse, para esto, se seguirán métodos de restauración de los sistemas de acuerdo a la configuración de estos últimos. Los métodos de venteo pueden incluir venteo estático a través de una válvula de aireación dinámica (flujo inducido) y el venteo de vacío. Se recomienda se haga una verificación de que la tubería del sistema este llena después del llenado y venteo.
Los procedimientos de llenado y venteo deben:
Especificar ubicación de venteos para apoyar las actividades de
operación y mantenimiento, el método de verificación y los criterios para determinar cuando esta adecuadamente llenado. 38
Especificar los pasos adecuados que garanticen que los sistemas de
sujeción están libres de gas acumulado y el desempeño de sus funciones previstas.
Se deberán revisar e incorporar experiencias operacionales como apoyo
para el manejo de huecos que se introducen por mantenimiento o actividades de operación.
Especificar el tiempo que duraran las actividades de venteo y llenado,
tomando en cuenta las limitaciones.
Se debe incluir lo siguiente: o
Usar la ubicación apropiada de recursos de llenado y venteo.
o
Se debe proporcionar la secuencia adecuada de operación de
válvulas para maximizar la remoción de huecos de gas. o
Se debe proveer un criterio de aceptación especifico para
venteos basados en ubicaciones potenciales y la duración del flujo requerido para transferir el hueco a una ubicación donde pueda ser venteado. o
Incluir llenado o rellenado de las líneas de instrumentación en su
caso. o
Proveer instrucciones (ej. alineamiento de sistema, flujo mínimo
requerido) para desempeñar un venteo dinámico si es necesario. o
Desarrollar verificaciones después del llenado y venteo, y
posteriores verificaciones si se requiere un venteo adicional. o
Documentar identificación de huecos y cuantificación de
información, incluyendo los huecos removidos. o
Usar el programa de acciones correctivas para encontrar
debilidades en llenados prioritarios y actividades de venteo.
2.9.3 Venteo Dinámico. El uso de venteos dinámicos ha sido un método efectivo para remover gas en puntos altos de tuberías. Estos consisten en el bombeo de agua en el sistema para trasladar las acumulaciones a puntos venteables. Cuando un llenado estático y venteo no son
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suficientes para remover las acumulaciones, se deberán realizar modificaciones en los procedimientos para utilizar este tipo de venteos de acuerdo a las configuraciones de los sistemas.
Para realizar los venteos dinámicos se deberá:
Conocer la ubicación a donde el gas será transportado.
Causas de transportar huecos a través de las bombas.
Promedio de flujo requerido para arrastrar el gas de un punto donde
pueda ser venteado.
Tiempo que el flujo deberá ser mantenido para asegurar el barrido del
gas.
2.9.4 Llenado de vacíos. Los llenados de vacío pueden ser un método efectivo para remover gas atrapado. Para elegir estos como una opción deben ser incluidos en los procedimientos aplicables. Los llenados de vacío deberán ser realizados de acuerdo a los procedimientos establecidos. Todo esto debe ser documentado.
2.9.5 Verificación. Los procedimientos de llenado y venteo deberán incluir los requerimientos para verificación de efectividad. Si el proceso de llenado y venteo se realiza por una restauración de sistema en respuesta a mantenimiento, se deberán incluir verificaciones de inspecciones cuantitativas para encontrar acumulación de gases que pudieran ser trasportadas fuera de los limites aislados una vez que el sistema sea restaurado (ej. en puntos de venteo del sistema cerca de las válvulas de venteo).
2.9.6 Acciones correctivas. El programa de acción correctiva deberá ser usado para resolver deficiencias en procedimientos. El resultado final, deberá ser verificado para conocer el criterio de aceptación o ser resuelta con la acción correctiva apropiada. Cualquier hueco 40
encontrado seguido de las acciones de venteo y llenado, deberá registrarse y evaluar sus tendencias durante su manejo.
2.10 Mantenimiento de sistema. Cualquier actividad de mantenimiento en sistemas que pueda resultar en una reducción en la cantidad de fluido de un sistema al alcance de manejo de acumulación de gas, deberá ser evaluado para determinar el llenado requerido, venteo o inspección de verificación. El proceso de trabajo deberá incluir provisiones para revisiones de ingeniería y evaluaciones de su evolución. Si la evolución especifica ha sido previamente analizada y los requisitos de llenado, venteo y verificación también entonces la revisión de ingeniería podrá ser limitada a verificar su aplicación.
2.10.1 Documentación de llenados y venteos. Para cada actividad que involucre un plan de venteo y llenado debe documentarse. 2.10.2 Ingeniería de planeación y revisión de orden de trabajo. Ingeniería de diseño deberá incluir los procesos de revisión de cualquier documento de procedimiento o trabajo documentado que involucre a cualquier sistema de aplicación.
2.10.3 Identificación de verificaciones de confirmación. Ingeniería de diseño deberá especificar como parte de su revisión el procedimiento que las verificaciones de ubicaciones seleccionadas demuestren que el sistema está suficientemente lleno para desempeñar sus funciones. Esto incluye la especificación de las ubicaciones de verificación y métodos apropiados.
2.11 Manejo de gases en tuberías. 2.11.1 Requerimientos de venteo. Para desalojar gas en sistemas de tuberías se ocupan válvulas en puntos altos de los sistemas las cuales se abrirán liberando el gas acumulado, a este proceso se le llama venteo. 41
2.11.2 Exámenes de ultrasonido. Son el método más efectivo para determinar la cantidad de gas que se acumula en puntos altos o cualquier otro punto monitoreable, aunque en la CLV no se manejan estos equipos, no se descarta su futura implementación para el monitoreo de los sistemas.
2.11.3 Tendencia de gases. Para determinar las tendencias de huecos tales como volumen, ubicación, etc. deberán tomarse ciertas consideraciones:
2.11.4 Posibles precursores de intrusión de gas. La CLV evalúa y documenta una lista específica de precursores basados durante un diseño y operación de planta. Estos incluyen pero no limitan a:
Disminución del nivel del acumulador podría ser indicio de una fuga de
agua saturada de nitrógeno en los sistemas de baja presión.
Fuga de RCS (Recirculation cooling siystem - sistema refrigerante del
reactor) anticipada que podría indicarnos la presencia de una fuga del sistema en un sistema de menor presión. Si la pérdida de líquido está por encima de la temperatura de saturación del sistema de menor presión, esa fuga podría producir huecos de gas en el fluido.
Cuando se presenta una disminución en el desempeño de la bomba,
podría ser ocasionado por la intrusión de gas ocasionando una disminución en la presión de descarga, flujo del fluido o aumento de vibración en el sistema.
Bajas de presión inesperada en la tubería durante pruebas del sistema.
Incremento inesperado de presión y temperatura del sistema.
Incremento del flujo de retorno del sello RCP (Reactor Coolant Pump –
bomba de recirculación).
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2.12 Revisión para encontrar gases que sobre pasen los criterios de aceptación de diseño. Para ciertas zonas en las cuales la cantidad de gas acumulado es inferior a lo permitido por diseño, no serán requeridos venteos. Este es un requisito de la GL – 2008 – 01 sin embargo en la CLV no se lleva a cabo.
2.12.1 Proceso de acción correctiva. Las acumulaciones de gases no se espera que existan en las tuberías de sistemas de emergencia, sin embargo al existir acumulaciones de gases que excedan del criterio de aceptación deberán ser incluidas en el programa de acción correctiva de CLV.
Siempre sin importar la situación, toda acumulación de gas descubierta deberá tomarse una determinación de operabilidad inmediata.
2.12.2 Criterios de aceptación de acción correctiva identificado. La CLV debe desarrollar criterios de aceptación en puntos específicos que pueden ser usados en procesos de determinación de operabilidad para mostrar que el sistema a pesar de estar degradado puede continuar desarrollando su función específica.
Esto también funciona de la siguiente manera, si la acumulación de huecos en determinadas zonas es mínima, la periodicidad de venteos puede disminuir siempre y cuando al realizarlos se presenten pocas acumulaciones.
Estas pueden ser observables a la hora de realizar el venteo, mas no pueden ser cuantificadas.
2.12.3 Consideración de medidas de compensación. Cuando se encuentra un gas en el sistema, la revisión de operabilidad debe incluir consideraciones de compensación de medidas para mantener la operabilidad.
Las compensaciones de medida incluyen: 43
Modificaciones temporales.
Remoción de gas en el sistema.
Venteos frecuentes en las zonas que sufran esas características.
2.12.4 Gas removido. Toda acumulación de huecos deberá ser removida lo mas pronto posible, tomándose como excepción algunas consideraciones en las cuales la ingeniería de diseño en base a venteos determine que tan necesario es realizar venteos de forma mensual.
2.12.5 Elaboración un modelo de operatividad en caso de intrusión de gas. El sistema de acción correctiva de la CLV desarrollara un proceso específico para la determinación de la operatividad del sistema que sería favorable utilizar después de la identificación de huecos de gas. Este modelo desarrollado proporcionara un método coherente del manejo de huecos de gas existentes en el sistema. Algunos elementos que deben tomarse en cuenta son:
Identificación y evaluación de los recursos específicos de intrusión de
gas.
Revisión de los resultados de pruebas de industria y otros documentos
técnicos.
Identificación de previas ubicaciones de huecos de gas.
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Capítulo 3 Resultados en la CLV 3.1 Actividades realizadas en la residencia profesional. Durante la elaboración de este proyecto, se requirió la consulta de diferentes documentos de los sistemas de la central Laguna verde, primeramente para el conocimiento del proceso de producción de energía eléctrica y todo lo que conlleva este, posteriormente la ubicación de los edificios, departamentos y áreas, así como la parte administrativa conociendo el organigrama del personal laboral actual. También se aprendió sobre las medidas de seguridad existentes para salvaguardar la integridad de los trabajadores tanto personal como de sus compañeros. Al terminar esto se realizo una evaluación para poder tener acceso a las instalaciones.
Una vez concluido esto se continúo con lecturas de capacitación primeramente de los sistemas de recirculación de refrigerante dentro del reactor (RHR) y se analizaron sus diagramas y planos, esto con el fin de relacionarse con el área y con el material que el personal laboral maneja.
Posterior a esto se comenzó con el análisis de los sistemas de seguridad en situaciones de emergencia dentro de la planta, sus funciones particulares y aplicaciones, sus fuentes de abastecimiento, diagramas de funcionamiento así como sus arranques en situaciones de riesgo.
Lo siguiente fue saber sobre las fallas que existen en estos sistemas, sus orígenes y sus consecuencias, fue en este punto donde se presento el tema del proyecto y donde finalmente se comenzó a trabajar en el.
Los recursos de lectura, experiencias operacionales, manuales y módulos de entrenamiento así como documentos de uso interno dentro de la planta, lograron la
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elaboración de este proyecto, proporcionando la información necesaria para que en su conjunción tuvieran un uso para posteriores trabajos.
De igual forma se conto con el apoyo visual de videos, graficas, esquemas y dibujos los cuales fueron de gran importancia para la fácil comprensión de los temas logrando un análisis más profundo.
Durante la estancia en el área de disciplina mecánica se conto con el apoyo del asesor externo el Ing. Felipe Silva quién fuera responsable de proporcionar toda la información que se ocupo en este proyecto, de igual forma se conto con el apoyo del asesor interno el Ing. Remigio Heriberto Hernández Enciso, responsable de brindar el apoyo requerido para la elaboración de este proyecto, así como guías y sugerencias.
3.2 Conclusión del método utilizado actualmente en la CLV para remoción de gases acumulados en tuberías de sistemas de emergencia. Como se describió en el capitulo anterior, el principal método de remoción de acumulaciones de gas en tuberías de sistemas de emergencia son los venteos, estos se realizan con una periodicidad mensual, haciendo excepciones cuando existen condiciones fuera de lo común, debido a grandes acumulaciones de gas de forma periódica en zonas especificas o por algún trabajo reciente realizado que pueda permitir entrada de estos.
Sin embargo existen otros métodos que ayudarían a hacer mas eficiente el proceso de detección; es decir, los venteos se llevan a cabo de manera rutinaria debido a la posible presencia de gases atrapados en el interior de la tubería, en otras palabras, una tubería del sistema de emergencia puede o no contar con la presencia de gases acumulados, por lo tanto, el realizar estos procesos significa proporcionar seguridad de los sistemas a costa de tiempos perdidos.
Otro detalle es que al proporcionar venteos de tuberías de sistemas de emergencia, se esta únicamente liberando el gas acumulado en determinadas secciones, esto sin 46
analizar el tipo de gas acumulado, la cantidad de este y por lo tanto las características que este tiene.
El análisis de las sustancias acumuladas en las tuberías de sistemas de emergencia puede proporcionar información que por medio del análisis ingenieril, permita conocer su procedencia, su peligrosidad y daños que podría ocasionar.
Esta condición hace entonces que el análisis de acumulaciones de gases en tuberías de sistemas de emergencia no sea un método de total eficiencia, y por lo tanto representa gastos innecesarios para la CLV.
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Conclusiones. Cuando existe la presencia de huecos en la succión de sistemas de tuberías, podrían ocasionarse vibraciones en el sistema, lo que indudablemente ocasionara daños mecánicos y la reducción de flujo y calor, esto quiere decir que al reducir el área de transferencia de calor de los intercambiadores de calor afectaran la precisión de los instrumentos. También habiendo un exceso de presión se dañaran las tuberías y sus soportes así como sus componentes; las válvulas de alivio por ejemplo podrían levantarse y permitir el paso de fluidos.
La presencia de huecos en los sistemas se debe a cuatro principales motivos.
o Llenados y venteos incorrectos (puede requerir múltiples ciclos de venteo). o Vulnerabilidades de diseño (tuberías faltantes, zonas altas sin venteos, componentes únicos) o Condiciones de sistema (sistemas presurizados y cambios de temperatura pueden causar que el gas se desprenda del fluido) o Desgaste de equipo (fuga en válvulas)
Las causas más comunes de intrusión de gas en sistemas se deben a venteos o llenados incorrectos, esto sucede ya que los sistemas no deben estar siempre en reposo para permitir que los huecos se muevan a los puntos altos del sistema, los procesos de venteo no son repetidos o sus procedimiento no siempre especifican la ruta adecuada para la apertura de válvula o dar lugar a la dinámica del vacío. También las configuraciones únicas de ciertos equipos se pasan por alto en las secuencias de venteos. Para evitar esto, deben estudiarse los datos de experiencias anteriores.
Podemos saber de la presencia de huecos si existen:
Tendencias anormales de los sistemas (Que presenten anormalidades).
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Desempeño de bomba cuestionable. (incremento de niveles de
vibración, reducción de presión de descarga, cambios de presión y flujo inusuales, cambios en amps de motores).
Golpes de ariete.
Es por eso que deben realizarse prácticas seguras las cuales requieren mantenimiento o pruebas periódicas de conductos para asegurarse que las filtraciones existentes en válvulas sean pocas. Asegurar procedimientos que brinden pasos seguros de llenado y venteo, instrucciones apropiadas de niveles de mantenimiento y transmisores de flujo, monitoreo de intrusión de gas, instalación de venteos o implementación de mejoras de operación, mantenimiento y diseño.
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Mejoras sugeridas. A. Acciones propuestas para evitar la intrusión de gas en tuberías de sistemas de emergencia en CLV.
1. Mantenimiento periódico de conductos para asegurarse de la correcta operación y poca fuga en válvulas que funcionan como barrera en contra de la entrada de gas en los sistemas de seguridad. (Incluyendo válvulas de aislamiento manuales). 2. Proveer una ruta para asegurar que no haya fugas y que los sistemas hayan sido perfectamente llenados y después de mantenimientos. 3. Monitoreo periódico de lugares venteados por cambios en cantidad y tipo de gas emitido. 4. Minimizar el venteo dinámico, pero cuando sea requerido especificar la duración de la cantidad de flujo necesaria para asegurar la remoción de huecos. 5. Cuando la estrategia de venteo no sea factible, implementar arreglos operacionales, de mantenimiento o de diseño. 6. Iniciar cambios de diseño de planta para agregar puntos de venteo donde y cuando sea necesario. 7. Usar dibujos isométricos de una línea simplificados que muestren las elevaciones y venteos disponibles (para ayudar al personal en la planeación y desarrollo del llenado y evoluciones de huecos). 8. Brindar la orientación necesaria en procedimientos y procesos para:
Detección y remoción de gas.
Restauración de sistemas después de pruebas o mantenimientos (incluyendo secuencias de restauración y venteos cuando sea apropiado).
Cambios en mantenimiento en el ámbito de trabajo.
Métodos y procedimientos para la cuantificación periódica de gases acumulados en interiores, y realizar venteados de los sistemas de seguridad (ej. Realización de pruebas de ultrasonido si es que se cuenta con esa tecnología). 50
Criterios de aceptación para la cantidad de gas que puede ser tolerada en sistemas de seguridad específicos y apoyo en evaluación de desempeño de sistemas de seguridad cuando se encuentra gas acumulado.
9. Dar prioridad a la corrección de deficiencias de equipo que contribuyen a la intrusión de gases en sistemas.
B. Implementación de técnicas de monitoreo de tuberías mediante uso de dispositivos de ultrasonido. a) ¿Qué es el método de ultrasonido? Un método sugerido por el elaborador de este documento es la implementación de monitoreos de tuberías por medio de pruebas de ultrasonido. Este método se ha venido desarrollando desde hace años, siendo ahora una herramienta de gran utilidad en la industria ingenieril, ya que por medio de este, se pueden conocer diversas características de las tuberías o del mismo fluido.
El método de ultrasonido es una herramienta que mediante ondas de sonido de alta frecuencia inaudibles para el ser humano, envía frecuencias que van desde los 20kHz hasta los 100kHz. En una tubería, que contiene acumulaciones de gas, al aplicarse estas altas frecuencias emitidas por el ultrasonido, se puede detectar su localización exacta, cantidad y en caso de provenir de alguna fuga, podría ser ubicada también.
b) ¿como funciona el método de ultrasonido? Las ondas ultrasónicas son emitidas por transductores, los cuales cuentan con cristales piezoeléctricos los cuales al aplicárseles voltaje emiten las mencionadas ondas. Teniendo un principio de reflexión de estas mismas el cual se produce al detectar una falla, al ser reflejadas estas son comparadas con las características de las demás ondas obteniendo así ubicación y tamaño de fallas, como se muestra en la figura 19.
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Fig. 19 Ejemplo de emisión de ondas ultrasónicas. De igual forma al presentarse una falla en este caso burbujas de aire, se detectara de la siguiente manera (fig. 20).
Fig. 20 Detección de huecos o fallas en la tubería.
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b) Operación de equipo de ultrasonido. El método de operación del equipo de ultrasonido es relativamente sencillo, sin embargo la capacitación del personal es de suma importancia, por lo tanto, este deberá estar calificado para realizar las mediciones, o en su defecto, la CLV deberá licitar alguna empresa encargada de la elaboración de mediciones por ultrasonido industrial. Básicamente los pasos para tomar mediciones son: 1. El operador escanea el área en busca de un sonido respuesta. 2. Al ser detectada una irregularidad, el operador deberá ser capaz de distinguirla y seguir el sonido que el dispositivo emitirá hasta llegar al nivel más alto. 3. Toma la lectura. Algunos instrumentos incluyen una sonda focalizadora de hule que estrecha el área de recepción. Estas sondas protegen contra ultrasonidos competitivos y ayudan a localizar la ubicación de fugas pequeñas o acumulaciones de gases.
c) ¿Qué ventajas tendría implementar este tipo de dispositivos en la CLV? Estos dispositivos de ultrasonido pueden usarse en diferentes ambientes, por lo tanto, las características del gas cualquiera que sean, se podrán conocer, y de igual forma si existe alguna falla en la tubería, también podrá ser detectada, teniendo así una doble función. Suponiendo la implementación de este sistema, se harían mas eficientes las operaciones de remoción de huecos y en conjunto con las operaciones de venteos se lograría:
Evitar perdida de tiempo al realizar los venteos.
Disminuir la dosis absorbida por el personal operacionalmente expuesto
Disminuir gastos por parte de la clv.
Determinar cuando si y cuando no es necesario ventear una sección.
Reubicación de válvulas de venteo en caso de que sean necesarias. 53
Conocer el tipo de gas acumulado y las zonas más susceptibles a acumularse.
Un mayor control de las condiciones de las tuberías de los sistemas de emergencia, y por lo tanto evitar cualquier tipo de accidente que pudiera suscitarse.
Por otro lado y con apoyo de los métodos ya aplicados en la CLV se podría determinar:
Cantidades de gas acumulado en tuberías (en algunos puntos habrá mayores acumulaciones de gases).
Fallas debido a intrusión de gas ocasionada por fallas o degradación de equipo.
Historial de acumulación de gas en sistemas.
Integración de monitoreos en horarios de trabajo normales de la planta (31 días, 90 días, 6 meses, recarga).
d) Equipos de ultrasonido Los ensayos de ultrasonido (UT) son utilizados extensivamente como técnica de ensayo no destructivo para detectar defectos en una amplia variedad de estructuras y componentes, tanto en su etapa de fabricación como durante su servicio.
La tecnología de Ultrasonido Convencional emplea ondas de ultrasonido en el rango de los MHz. Los pulsos viajan en un haz angosto y los ecos de los defectos localizados dentro de este haz son entonces detectados permitiendo caracterizar el defecto. El rango de inspección de este método es generalmente medido en milímetros o centímetros.
A continuación se presentan dos ejemplos de equipos para realizar pruebas de ultrasonido.
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1. Krautkramer USM 35.
Fig. 21 Krautkramer USM 35 Este dispositivo nos permitirá realizar mediciones en tuberías, obteniendo muestras las cuales deberán ser interpretadas por el encargado y determinar si existe o no la presencia de huecos en el sistema. Cuenta con un display en el cual se mostrara un diagrama en el que los picos indicaran las anormalidades en el sistema, como se muestra en la figura 21.
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Fig. 22 Pico en toma de medicino de huecos En donde nos dice que en una profundidad entre 10 y 20cm (13.5cm exactamente) existen anormalidades que deberán ser analizadas. Este dispositivo se encuentra en el mercado de medio uso aproximadamente por $3,000 dólares 2. Ultraprobe 10,000
Fig. 23 Ultraprobe 10000 y software. 56
Este dispositivo cuenta con características mas completas, por medio de el es posible tomar mediciones y almacenarlas en el dispositivo, cuenta con un display y puertos Jack para audífonos necesarios para el monitoreo. La descarga de información puede ser por medio de un software el cual ayudara al operario a llevar un control del mismo. Su precio en el mercado es aproximadamente de $14,000 dólares. 3 Ultraprobe 15000
Fig. 24 Ultraprobe 15000 Este dispositivo es el mas completo de la línea ultraprobe, cuenta con las mismas características que el ultraprobe 10000, con la diferencia que este incluye diferentes componentes que complementan sus funciones, tales como cámara, display touch a color, haz de luz, memoria externa, grabación de sonido y audio, puerto Jack para audífonos, etc.
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De igual forma cuenta con un software para llevar control mas completo de las condiciones que se presenten en las líneas de tuberías. Su precio en el mercado es de aproximadamente $23,990 dólares.
f) Requisitos propuestos para la realización de monitoreos en la CLV.
Poner un componente fuera de servicio después de completar un
trabajo podría permitir que haya intrusiones de gas.
Incluso si no se identifican vacíos, todos los puntos deben ser
monitoreados. Esto incluye a los que tienen mayor criterio de aceptación.
El cálculo de tamaño de huecos se realiza a presión normal para
asegurarse que las fluctuaciones de presión no proporcionaran datos erróneos. Si establecemos una presión normal, el volumen de los huecos que son medidos en diferentes presiones del sistema pueden ser comparados directamente para establecer una tendencia.
Los volúmenes encontrados deben ser documentados para determinar
la efectividad de los venteos periódicos.
Saber las tendencias de huecos nos ayuda a evaluar el desempeño de
estos a diferentes presiones.
Las tendencias de huecos pueden usarse en planes de operación o
actividades de mantenimiento para reducir los niveles de gas en el sistema y sus frecuencias de monitoreo.
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Especificaciones para el diseño de las instalaciones
radiactivas Tipo II clase A, B y C. 23-09-1997. 13. NOM-031-NUCL-1999 Requerimientos para la calificación y entrenamiento del personal ocupacionalmente expuesto a radiaciones ionizantes. 28-12-1999. 14. http://www.diatecca.com/index.php?option=com_content&view=article&i d=60&Itemid=101 15. http://www.getprice.com.au/Ultraprobe-15000-Gpnc_501--70849386.htm
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