Modularidad en tecnología de tetrodos Objetivo de la mejora:

Tal como ya se ha mostrado, los modelos de disponibilidad han tomado como premisa que una parte de los fallos, que se producen en el Módulo de RF de Tetrodos, se resuelve sin requerir la sustitución de la plataforma principal extraíble. Esto implica que esos fallos pueden resolverse en un tiempo medio de 2 horas. Este tiempo medio no es trivial y de hecho es un tiempo medio bajo, comparativamente hablando. Téngase en cuenta que ese tiempo medio se ha estimado asumiendo que ha sido aplicada la mejora que se presenta en este apartado. La propuesta ha consistido en desarrollar la tecnología y el plan de actuación adecuados, para que la ventaja que ofrece la plataforma extraíble, se aplique también a los niveles inferiores de mantenimiento o, lo que es lo mismo, que se valore en cada caso la posibilidad de evitar la sustitución de toda la plataforma, sustituyendo un subsistema completo de la plataforma, o incluso un componente concreto, dentro de ese subsistema, de modo que el paso de un nivel de mantenimiento al otro, dependa solo de la capacidad de diagnosticar el problema. En todos estos casos, el tiempo máximo dedicado a cada nivel de mantenimiento, está acotado por el plan de actuación. Para el caso de no sustitución de la plataforma completa, el tiempo de reparación total queda acotado en 2 horas. Es decir, si en el tiempo estipulado de diagnosis no se encuentra el subsistema o componente averiado, el tiempo máximo de parada es de 5 horas y por el contrario, si se encuentra al subsistema o componente averiado, el tiempo máximo de parada del acelerador, es de 2 horas. Para aprovechar esta propuesta, se ha diseñado un sistema completamente modular en tres niveles:

1. Nivel 1 o de Plataformas Extraíbles 2. Nivel 2 o de Subsistemas extraíbles

3. Nivel 2 o de Sustitución de Tarjetas electrónicas o componentes equivalentes

Estos tres niveles de modularidad permiten el diseño de un sistema de mantenimiento o plan de actuación escalonado con tres etapas de diagnosis y descarte, que funcionará siguiendo la secuencia que se muestra en la figura 4.30.

Una vez detectada la avería de una Cadena de RF, se actúa sobre el módulo de RF que la contiene. La diagnosis se prevé como un proceso de unos 30 minutos. Durante ese proceso, se puede determinar que la avería tiene una solución inmediata como, por ejemplo, apretar un conector que está flojo, con lo que se terminaría la avería o bien identificar en cuál de ambas plataformas se encuentra el problema. Una vez que se sabe en qué plataforma se encuentra la avería, se diagnostica de nuevo, en busca del subsistema o subsistemas que han provocado o sufrido el fallo. Este proceso debe llevar también unos 30 minutos, de modo que transcurrido ese tiempo se vuelve a analizar el estado, pudiendo encontrarse que la solución es inmediata dentro del subsistema, como podría ser el rearme de un interruptor, en cuyo caso se daría por finalizada la avería o bien detectando el fallo en un determinado subsistema, en cuyo caso se realizaría una nueva diagnosis en el nivel inferior, o en el peor de los casos, no se identificaría el subsistema averiado, con lo que se procedería a la sustitución de la plataforma completa, lo que daría lugar a la solución de la avería en menos de 5 horas para el acelerador aunque la avería

trasladada a taller necesite más tiempo para su reparación. En caso de haber localizado el subsistema averiado se procedería del mismo modo llegando, o bien a la resolución inmediata sustituyendo un componente del subsistema, o bien a la sustitución del subsistema completo, si no se identifica la tarjeta averiada.

Figura 4.30. Esquema de decisión de la diagnosis de mantenimiento, por niveles.

Esta propuesta de acción de mantenimiento para los Módulos de RF de Tetrodos, implica una mejora sustancial respecto a otros sistemas no extraíbles, en los que la diagnosis se realiza in situ hasta detectar el fallo al nivel mínimo de sustitución posible. Por lo tanto, se garantiza un tiempo medio de parada menor de 5 horas para cualquier avería y una estadística de tiempo medio global para todas las averías muy inferior, ya que la diagnosis fina o compleja (varios equipos averiados) se deja para el trabajo en el taller, ya sin impacto en la disponibilidad, mientras que en la zona de operación, solo se realizan trabajos de sustitución de componentes o reparaciones inmediatas que no justifiquen el traslado del equipo. El modo en el que se montan y desmontan los distintos niveles del sistema, es decir las plataformas y los principales subsistemas, da una idea del alto nivel de modularidad y la facilidad relativa de las tareas de sustitución tanto de las plataformas, como de los otros niveles de mantenimiento. Como puede verse en la figura 4.31., el conjunto amplificador final se monta sobre su correspondiente plataforma de 3 grados de libertad, de un modo sencillo, siempre teniendo en cuenta que no es conveniente tumbar los tetrodos por el esfuerzo que eso supone para las rejillas internas.

Otro ejemplo, se encuentra en la unión de los circuladores a sus soportes, que se realiza con unos pocos tornillos, facilitando, en su caso, la extracción hacia arriba (figuras 4.32.)

Figura 4.32. Montaje de los circuladores

El montaje de las cavidades resonadoras sobre la plataforma, se realiza insertándolas por la parte superior por medio de una grúa o manualmente con ayuda de poleas (figura 4.33.).

Figura 4.33. Montaje del Driver

En la figura 4.34. se muestra el modo en el que se conecta una plataforma a la otra, una vez que la plataforma extraíble de circuladores se encuentra posicionada en su lugar. Como ya se ha explicado, lo más delicado de esta operación es el alineamiento de las líneas coaxiales, que resulta crítico por el enorme peso del módulo de amplificadores respecto a la resistencia mecánica de la propia línea.

Figura 4.34. Segunda fase de conexión de las líneas de transmisión.

A la vista de estos detalles, se evidencia que los tres niveles de modularidad implementados en el Módulo de RF de Tetrodos, cumplen con la premisa planteada en los cálculos de disponibilidad, que atribuía un periodo de 2 horas como tiempo medio de reparación para averías, que no requieren la sustitución de una plataforma completa.

Para valorar el impacto de esta mejora en la disponibilidad se parte nuevamente del modelo simplificado en Reliasoft Blocksym, que arrojaba una disponibilidad global del 95,2% y se modifica la tabla de datos de partida para simular la eliminación de esta mejora. Para ello, se tiene en cuenta que, de no existir el concepto de Modularidad aplicado a este sistema, todos los

fallos que se produjesen, obligarían a la sustitución completa de la plataforma afectada, de modo que la tabla de resultados quedaría como se presenta en la tabla 4.11.

Tabla 4.11. Nuevos datos de entrada para el Modelo Simplificado a partir de la Tabla 4.5

Suceso Fallos anuales Tiempo medio de

parada de haz (h)

Fallo en Plataforma Principal con Sustitución

59 pasa a 59+78 =137 4

Fallo en Plataforma Principal sin Sustitución

78 pasa a 0 2

Fallo en Plataforma de Circuladores con sustitución

3.4 5

Con la nueva configuración de fallos, todas las avería que antes se podían resolver en menos de 2 horas, ahora requieren de la sustitución de las plataformas, obteniendo una nueva disponibilidad global de un 93,5%.

Aunque no se calcula porque el dato obtenido sería engañoso, se puede dar por evidente el hecho de que esta situación sería mucho peor si se eliminase la Modularidad en un sistema sin plataformas extraíbles, es decir en aquel en el que la menor avería implicaría el desmontaje de componentes in situ y su sustitución in situ con MDT mínimos de 10h para las avería graves. Por otra parte es evidente también que un sistema con modularidad completamente nula no existe por lo que esta simulación solo sirve para evaluar el sentido y el orden de magnitud de la variación respecto a un caso ideal. Resulta inútil a la par que muy complicado tratar de valorar cuánto más modular es este sistema que otros sistemas previos, sin embargo, sí sirve para evidenciar que una modularidad ordenada y diseñada en base a un criterio de tiempo de sustitución acotado en todos los niveles, garantiza una mejor disponibilidad que un sistema en el que el diseño no haya tenido en cuenta los parámetros de disponibilidad a la hora de modelar el mantenimiento o el tratamiento del sistema ante averías. Es por tanto este aspecto el más relevante respecto a un diseño como éste orientado a disponibilidad.