• No se han encontrado resultados

SOCIEDAD NUCLEAR ESPAÑOLA. 40ª REUNIÓN ANUAL PRUEBAS DE TARADO Y REACONDICIONAMIENTO DE LAS VÁLVULAS DE SEGURIDAD DEL PRESIONADOR

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "SOCIEDAD NUCLEAR ESPAÑOLA. 40ª REUNIÓN ANUAL PRUEBAS DE TARADO Y REACONDICIONAMIENTO DE LAS VÁLVULAS DE SEGURIDAD DEL PRESIONADOR"

Copied!
10
0
0

Texto completo

(1)

SOCIEDAD NUCLEAR ESPAÑOLA. 40ª REUNIÓN ANUAL. 2014 Título:

PRUEBAS DE TARADO Y REACONDICIONAMIENTO DE LAS VÁLVULAS DE SEGURIDAD DEL PRESIONADOR

Autores:

Francisco Mediavilla (TECNATOM) Xavi Jardí (TECNATOM)

SINOPSIS

Las válvulas de seguridad del presionador (PSV) de las Centrales Nucleares Españolas de diseño Westinghouse han sido sometidas recientemente a un cambio de diseño de sus internos como consecuencia de la eliminación del sello de agua en la tubería de conexión al presionador. En esta nueva situación el asiento de la válvula está en todo momento en contacto directo con el vapor del presionador.

La modificación de los internos ha consistido en esencia en el cambio de los asientos originales al denominado “Flexidisc” de Crosby, fabricante de las válvulas, que permite que el disco del asiento flexione elásticamente sobre la tobera en función de la presión del vapor de entrada a la válvula. Para asegurar la estanquidad de la válvula en cualquier condición es necesario minimizar el gradiente térmico en el cuerpo de la válvula, que no existan cargas excesivas sobre la válvula, y, se recomienda, llevar a cabo pruebas de fugas y de tarado de las válvulas con vapor en un laboratorio con banco caliente. Además, el reacondicionamiento de la válvula en el propio laboratorio con un control dimensional de los asientos permite comprobar el grado de flexión del disco asegurando la estanquidad a través del asiento.

Una de las ventajas más importantes de ensayar las válvulas en banco caliente es la reducción de la duración de las paradas de recarga en la medida que se reduce el camino crítico, puesto que las actividades en planta sobre estas válvulas se limitan al desmontaje de las válvulas instaladas y su sustitución por otras previamente probadas y acondicionadas en el laboratorio caliente en un entorno controlado.

Se exponen en esta ponencia todas las actividades que son requeridas en la propuesta de Tecnatom como son: transporte de las válvulas al laboratorio en contenedores especiales y preparación de la expedición del los bultos radiactivos,

(2)

pruebas de fugas de las válvulas con nitrógeno, pruebas de fuga y de tarado con vapor iniciales y finales, reacondicionamiento de la válvula incluyendo el proceso

“Jack and Lap” y montaje y desmontaje de las válvulas en Planta.

1 INTRODUCCIÓN

Desde el momento en que se llevaron a cabo las citadas modificaciones sobre las válvulas se detectaron problemas de fugas por el asiento “Flexidisc”. A finales del año 2011 el Sector solicitó soporte técnico a EPRI con el fin de analizar el problema y proponer soluciones que pudieran identificar la causa raíz de éste y su resolución.

Tras el estudio pertinente EPRI hizo una serie de recomendaciones a las centrales: básicamente realizar el tarado de las válvulas en un banco exterior reproduciendo las condiciones de línea, y analizar las cargas inducidas por la tubería de descarga sobre el cuerpo de la válvula. Asimismo se presentaron unos ritmos recomendados de calentamiento y presurización del primario en el arranque de la Planta, y, finalmente, se propuso la impartición de cursos de formación específicos para la mejora de la práctica del mantenimiento de estas válvulas.

Posteriormente a estas recomendaciones, y a solicitud del Sector, Tecnatom tomó una serie de iniciativas destinadas a dar una solución integral al problema descrito.

2 TARADO Y MANTENIMIENTO DE LAS VÁLVULAS EN LABORATORIO EXTERIOR

2.1 ELECCIÓN DEL LABORATORIO EXTERIOR

Como Laboratorio de Ensayo se optó por NTS/Wyle Laboratories en Huntsville Alabama, con 30 años de experiencia en el tarado de estas mismas válvulas de seguridad del presionador (PSV) procedentes de diferentes centrales nucleares americanas. El laboratorio es una instalación caliente que permite realizar estas pruebas en válvulas contaminadas; por tanto, está preparado para realizar pruebas “as found” y pruebas “as left” de las PSV lo que supone que la Central solamente debe desmontar y montar estas válvulas del presionador sin necesidad de actividades adicionales, con la consiguiente reducción del camino crítico de la parada por recarga.

El laboratorio dispone de varias zonas como son:

 Área de trabajo de válvulas contaminadas, con una zona de descontaminación superficial de la válvula y sus componentes por ultrasonidos

 Área de trabajo de válvulas limpias que incluye bancos de ensayo de muelles

(3)

 Tres bancos de ensayo en función de la presión de tarado y si la válvula está contaminada o no (capacidad de tarado hasta 3000 psig, 210 kg/cm2)

 Sala de control de actuación de las pruebas y oficinas

 Zona de descontaminación del vapor. El vapor de descarga es condensado y filtrado por centrifugación, siendo el agua condensada almacenada y tratada en un tanque hasta recibir el permiso para su vertido al alcantarillado general de la ciudad (este control lo realiza una agencia del estado de Alabama)

Figura 1. Áreas de trabajo del laboratorio

Para la producción de vapor se dispone de tres calderas de gas instaladas fuera de este edificio con una gran capacidad de generación de caudal de vapor. Este caudal es compartido con otro laboratorio que lleva a cabo pruebas de capacidad de caudal necesarias para la cualificación de válvulas o modificaciones en componentes.

Figura 2. Bancos de Tarado

Además de los ensayos en el laboratorio se llevan a cabo todas las actividades de mantenimiento sobre estas válvulas, como son: desmontaje, inspección visual, reparaciones etc., actividades realizadas por el fabricante de las válvulas, Crosby, que dispone de un técnico desplazado permanentemente en las instalaciones de NTS/Wyle.

(4)

2.2 TRASPORTE DE LAS VÁLVULAS

El transporte de estas válvulas a los laboratorios en los EE. UU. se realiza en contenedores individuales paletizados del fabricante Container Products Corporation, cualificados para su transporte por avión o carretera de acuerdo con los requerimientos de IATA, siendo estos contenedores propiedad de cada una de las centrales españolas.

Por tratarse de un transporte de material radiactivo se siguen los procedimientos de Tecnatom en esta materia que requieren elaborar los certificados radiológicos de los bultos y del vehículo de transporte como parte de la documentación de la expedición; así como la preparación de la carta internacional de porte, el control administrativo de los bultos y la declaración del expedidor de mercancías peligrosas.

El transporte por carretera hasta y desde el aeropuerto, tanto en España como en los EE.UU., se lleva a cabo en camiones con suspensión neumática.

2.3 ENSAYOS Y MANTENIMIENTO EN LABORATORIO 2.3.1 Recepción de las Válvulas

A la recepción de las válvulas en los laboratorios se procede al desembalaje y a la realización de una inspección visual para determinar la condición inicial de cada válvula, con atención en la posición de la válvula en su contenedor, estado de las partes, anillos de regulación y sus sellos de bloqueo, conjunto de palanca y cubierta, estado de las bridas de entrada y salida, placa de características, etc.

2.3.2 Prueba de Fugas en Frío Iniciales con Nitrógeno

Después de la recepción de las válvulas se realiza una prueba de fugas en frío con nitrógeno para verificar la condición de estanquidad a través del asiento a una presión igual al 92% de la presión nominal de tarado (174,72 Kg/cm2 ± 1 %). La prueba se lleva a cabo presurizando, a la presión indicada con nitrógeno, el lado inferior del disco y conduciendo la posible fuga por el lado de descarga hacia un pequeño recipiente con agua para observar la formación de burbujas.

Adicionalmente se han incluido en los ensayos las pruebas de fuga del fuelle presurizando la descarga de la válvula con este fluido a presión de 2,8 Kg/cm2 y comprobando la ausencia de fugas por el bonete de la válvula.

En función del resultado de estas pruebas se decide pasar a realizar las pruebas en caliente con vapor, o por el contrario al reacondicionamiento de la válvula o a la revisión completa de la misma; siempre y cuando no se requieran las pruebas iniciales con vapor.

(5)

2.3.3 Revisión de la Válvula

Con el alcance que se determine en función de los resultados de las fugas encontradas en las pruebas en frío anteriores, se procede a un desmontaje parcial o completo de la válvula siguiendo los manuales de mantenimiento del fabricante.

En el primer caso (desmontaje parcial de la válvula) se procede al reacondicionamiento de la válvula para asegurar el cumplimiento de los criterios de aceptación en las posteriores pruebas en banco de vapor. Básicamente este reacondicionamiento consiste en el lapeado de los asientos empleando el dispositivo “hydraulic jack device” que permite el desensamblado del conjunto cuerpo–puente sin perder la compresión del muelle. Este lapeado o pulido de asientos requiere un control dimensional inicial y final tal y como se describe en el denominado proceso “jack and lap”.

En el segundo caso de desmontaje completo de la válvula se llevan a cabo las siguientes actividades:

 Descontaminación de internos mediante limpieza manual o mediante ultrasonidos

 Comprobación de la trazabilidad de todos los componentes de la válvula.

 Inspección visual de todos sus elementos comprobando la ausencia de desgastes, corrosión grietas daños etc. en todas sus superficies.

 Control dimensional de todos los componentes para comprobar que se encuentran dentro de las tolerancias recomendadas por el fabricante, y de esta manera evitar el mal funcionamiento de la válvula en especial del sistema de guiado del vástago (eductor y guía del pistón del vástago), donde excesivos huelgos pueden producir una superficie de contacto no uniforme entre disco y tobera.

 Lapeado o pulido de asientos

 Montaje final de la válvula de acuerdo con los Manuales Técnicos de Crosby.

Figura 3. Sistema de Guiado de la Válvula

(6)

Una vez finalizado el montaje de la válvula, y antes de pasar al banco de tarado, se llevan a cabo de nuevo las pruebas en frío descritas en el apartado anterior.

2.3.4 Ensayos en Banco de Vapor

Después de finalizadas las pruebas de fugas en frío iniciales con resultados aceptables, la válvula se monta en el banco de pruebas en caliente para someterla a las pruebas de tarado con vapor siguiendo procedimientos específicos elaborados para cada Central.

La válvula objeto de prueba es previamente estabilizada térmicamente antes de proceder a las pruebas a una temperatura ambiental comprendida entre 43 y 49º C. Posteriormente se procede a presurizar la entrada de la válvula con vapor saturado según el ritmo establecido en el procedimiento. Una vez alcanzadas las condiciones nominales de funcionamiento (158,1 Kg/cm2) y antes de iniciar el incremento de presión hasta conseguir el disparo se verifica que la válvula está estabilizada térmicamente, comprobando que la variación de temperatura en el cuerpo es inferior a 5,5º C en media hora.

A continuación se realiza la prueba de fugas en caliente al 90% de la presión de tarado, haciendo pasar un espejo frío por la zona de asiento disco-tobera y observando que no se produce humedad sobre el espejo.

Una vez superada la prueba de fugas en caliente se incrementa la presión del vapor bajo el disco, en la secuencia establecida en el procedimiento de prueba, hasta producir el disparo de la válvula.

Se considera aceptable una prueba de tarado cuando se producen dos disparos consecutivos a la presión nominal de tarado (± 3% en las pruebas as-found / ±1%

en las pruebas as-left) sin realizar ningún ajuste entre disparos. Entre disparo y disparo la presión se reduce al 90% de la de tarado y debiendo transcurrir al menos 5 minutos.

Posteriormente se disminuye la presión al 90% de la de tarado y se realiza de nuevo la prueba de fugas mediante inspección visual con espejo frío.

Figura 4. Sala de Control Ensayos de Vapor

(7)

2.3.5 Proceso “Jack and Lap”

Este es un método que consiste básicamente en el microlapeado de los asientos de la válvula manteniendo la compresión del muelle para asegurar que después de realizados los ensayos de tarado en vapor con resultados aceptables, se alcance la estanqueidad óptima de las válvulas de seguridad del presionador del fabricante Crosby sin comprometer el punto de tarado de los ensayos de vapor.

Este microlapeado debe realizarse con los controles dimensionales adecuados que más tarde se describen.

Descripción del Proceso.

El proceso “jack-and-lap” requiere el desmontaje parcial de la válvula (cuerpo/bonete) manteniendo la compresión del muelle mediante la utilización de un dispositivo hidráulico (“Hydraulic Jacking Device”), para el posterior lapeado de asientos. Este dispositivo sirve también para evitar posibles daños en las superficies de los asientos de la válvula (disco y tobera) durante el desmontaje y montaje de la misma, y facilita por tanto el proceso de lapeado del disco y la tobera.

En el nuevo diseño de asiento denominado FlexiDisc, el disco metálico dispone de un cierto grado de flexibilidad. En la parte interna del mismo se encuentra un resalte diseñado para que en función de la presión del vapor de entrada a la válvula el disco pueda flexionar elásticamente. Esta característica permite que el resalte se ajuste a las superficies del asiento en respuesta a gradientes térmicos.

Control dimensional de los asientos.

Para asegurar que el disco pueda flexionar en cualquier condición de operación es necesario llevar a cabo un control dimensional de la superficie del asiento. Tras un proceso de lapeado, Crosby establece unas dimensiones mínimas del resalte del disco en 0,007 pulgadas y de 0,008 pulgadas en el resalte de la tobera.

Adicionalmente el fabricante de las válvulas ha especificado un control dimensional del material eliminado durante el proceso del “jack-and-lap” para el conjunto de las superficies del disco y de la tobera estableciendo un máximo de 0,002 pulgadas. Esta vigilancia dimensional se realiza para evitar que la presión de tarado de la válvula se vea afectada por el “jack-and-lap”. En el caso de superar este límite, la válvula debe ser ensayada de nuevo con vapor.

Ensambladas las válvulas y antes de su envío a Planta se realizan pruebas de fugas en frío finales con los mismos requisitos de prueba como los se indican en el apartado 2.3.2 anterior.

Indicar que en todo este proceso de tarado y mantenimiento de las PSV en laboratorio se encuentra desplazado un Ingeniero de Tecnatom que garantiza la

(8)

adecuada supervisión de las actividades y que asegura una asesoría técnica inmediata con el Cliente.

3 MEDICIONES DE CARGAS Y TEMPERATURAS EN EL SISTEMA

Las tuberías de descarga de las PSVs inducen momentos flectores y esfuerzos sobre el cuerpo de la válvula, sobre todo en el arranque de la Planta y en transitorios en operación, debidos al desplazamiento relativo entre presionador, válvula y tubería de descarga en función de la configuración del sistema en cada planta, que pueden ser causa de fuga por los asientos. Es necesario indicar que la tobera de la válvula es solidaria con su cuerpo por lo que cargas excesivas en éste pueden producir una pequeña deformación en la superficie de asiento en la tobera.

Mediante la instalación de galgas extensométricas soldables en las tuberías de descarga (ver figura 5) podemos determinar, a partir de los alargamientos unitarios de cada galga y según su ubicación en los planos principales de la tubería, las siguientes cargas inducidas:

 Momentos flectores en el eje Z y en el eje Y (momentos verticales y horizontales).

 Medida de Par en el eje X.

 Fuerzas Axiales.

Los anteriores parámetros son calculados en el tiempo, lo que nos permite conocer en todo momento las cargas en cada tubería, su dependencia o correlación con la temperatura del presionador y su evolución durante los procesos de arranque de la planta.

Figura 5. Instalación de Galgas Extensométricas

(9)

Para estas mediciones se ha utilizado un Sistema de Adquisición de Datos instalado en las cercanías del presionador que recibe la señal analógica de cada galga que es compensada con la temperatura superficial de la tubería y de esta manera se obtiene el alargamiento unitario (Є) de la tubería en cada posición.

La secuencia de medida requerida en este proceso es la siguiente:

 Medidas con bridas desabrochadas (estado cero tensión)

 Medidas con bridas abrochadas y con el soportado inoperativo.

 Medidas con bridas abrochadas y con los soportes activos.

 Medida en continuo hasta alcanzar la potencia nominal de la instalación y durante la operación.

La evaluación de los resultados obtenidos en cada línea nos proporciona información muy valiosa para el análisis de las causas de fuga a través del asiento.

4 SERVICIOS ADICIONALES

Adicionalmente en una de las centrales españolas Tecnatom ha realizado pruebas de fugas por el asiento de las válvulas con nitrógeno en el taller caliente de la Planta para demostrar que el trasporte de las válvulas desde los Laboratorios NTS/Wyle a la propia Central no ha supuesto ningún efecto sobre la tobera/disco de la válvula. Por otro lado en esta central se ha llevado a cabo el montaje de estas válvulas en el presionador, y previamente el desmontaje de las existentes durante el ciclo de operación de la Planta.

5 CONCLUSIONES

El servicio integral de pruebas de tarado y reacondicionamiento de las válvulas de seguridad del presionador, realizado en un laboratorio con los medios y las condiciones idóneas para las pruebas, y con el mantenimiento a cargo de personal altamente especializado del propio fabricante de las válvulas, proporciona la solución óptima para el tratamiento de estas válvulas, en especial a raíz de la modificación de sus asientos con el nuevo diseño denominado “Flexidisc”.

Así mismo la monitorización de temperaturas, cargas y momentos flectores en las tuberías de descarga de las válvulas permite el análisis tensional que contribuye a la identificación de causas de posibles fugas y su eliminación.

Los ritmos de calentamiento en los procesos de arranque de la planta son determinantes en la posibilidad de aparición de fugas a través del asiento debidas a la deformación de los internos producida por las tensiones térmicas y los desplazamientos relativos en la línea. Para ello se han proporcionado curvas tipo procedentes de la experiencia operativa de CC. NN. USA

(10)

Tecnatom ofrece la solución global para el tratamiento de estas válvulas, alineando los recursos externos e internos necesarios para el buen fin de estas actuaciones, realizando siempre una supervisión y control directo de todos los elementos que intervienen en el proceso, y proporcionando un servicio integral desde la retirada de las válvulas tras un ciclo de operación hasta el montaje en línea de las ya probadas y reacondicionadas en los laboratorios.

Referencias

Documento similar

In medicinal products containing more than one manufactured item (e.g., contraceptive having different strengths and fixed dose combination as part of the same medicinal

Products Management Services (PMS) - Implementation of International Organization for Standardization (ISO) standards for the identification of medicinal products (IDMP) in

Products Management Services (PMS) - Implementation of International Organization for Standardization (ISO) standards for the identification of medicinal products (IDMP) in

This section provides guidance with examples on encoding medicinal product packaging information, together with the relationship between Pack Size, Package Item (container)

d) que haya «identidad de órgano» (con identidad de Sala y Sección); e) que haya alteridad, es decir, que las sentencias aportadas sean de persona distinta a la recurrente, e) que

De hecho, este sometimiento periódico al voto, esta decisión periódica de los electores sobre la gestión ha sido uno de los componentes teóricos más interesantes de la

Ciaurriz quien, durante su primer arlo de estancia en Loyola 40 , catalogó sus fondos siguiendo la división previa a la que nos hemos referido; y si esta labor fue de

Cedulario se inicia a mediados del siglo XVIL, por sus propias cédulas puede advertirse que no estaba totalmente conquistada la Nueva Gali- cia, ya que a fines del siglo xvn y en