CLASIFICACIÓN DE MATERIALES DE ROTACIÓN EN CENTRALES
NUCLEARES PARA OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE COMPRAS
Rocío Cantó Polo/ Mª Mar Valle Arribas/ Alejandro López Hernández/ Angel Argüello Tara Empresarios Agrupados A.I.E
Ángel Benito Rubio/ Alfonso Sanjuán Cuesta Centrales Nucleares Almaraz y Trillo
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Resumen – Las Centrales Nucleares de Trillo y Almaraz han decidido realizar una clasificación a nivel de subcomponentes de los equipos instalados para facilitar y mejorar la gestión de la compra de repuestos. De este modo será más sencilla la correcta compra o “dedicación” de los materiales (ésta última está cobrando cada vez mayor relevancia) que, por su función, así lo requieran.
Dado el gran volumen de trabajo se ha establecido una metodología específica y, siempre que sea posible, se trabajará analizando los repuestos de manera genérica.
Se crearán unos documentos o fichas de criterios de clasificación, asociados a los distintos tipos de materiales (tuercas, pernos, bridas, vástagos, etc.), que recogerán las clasificaciones surgidas del análisis de los materiales incluidos dentro del alcance.
1. INTRODUCCIÓN
El declive de la industria nuclear relacionada con el suministro de bienes de equipos con clasificación nuclear es un lógico efecto causado por el parón nuclear a nivel mundial. Muchos de los Suministradores originales de los equipos instalados en las Centrales ya han desaparecido, dejando desasistido el suministro de repuestos originales a las mismas.
Para hacer frente a esta situación y facilitar la gestión de la compra de repuestos, las Centrales Nucleares de Almaraz y Trillo (CNAT) han decidido realizar unas clasificaciones de “materiales de rotación” a nivel de subcomponentes de los equipos instalados, con dos objetivos:
Permitir la compra de repuestos, piezas y componentes, de equipos que en su origen fueron adquiridos como un conjunto al que se le asignó su clasificación correspondiente.
Disponer de documentos de criterios de clasificación que permitan definir los requisitos de seguridad, sísmicos, ambientales o de garantía de calidad de nuevos equipos, adquiridos como consecuencia de modificaciones de diseño o por obsolescencia de los instalados, así como la clasificación de las partes y componentes de dichos equipos que sean requeridos como repuesto en almacén.
2. ALTERNATIVAS DE SUMINISTRO DE REPUESTOS PARA EQUIPOS DE
SEGURIDAD
A la hora de realizar la substitución de repuestos de equipos relacionados con la seguridad nuclear, se puede optar por distintas alternativas:
2.1. Adquisición de repuestos originales
La compra del repuesto se hace directamente al Suministrador original del equipo, si existe y continúa manteniendo vigente su programa de Garantía de Calidad.
2.2. Adquisición de componentes de grado comercial sometidos a un programa de “dedicación”
La compra se realiza permitiendo el uso de repuestos comerciales en componentes relacionados con la seguridad. Para ello, se deberán aplicar unos controles de calidad suplementarios equivalentes a los requeridos en la industria nuclear.
Es importante tener claro el concepto de “dedicación”, refiriéndose al proceso que la normativa contempla para posibilitar la utilización de elementos de clase comercial en aplicaciones relacionadas con la Seguridad. Este proceso asegura una Garantía de Calidad en el suministro que puede hacerse verificando el Control de Calidad del Suministrador o comprobando las propiedades principales del repuesto.
2.3. Análisis de las funciones de seguridad de los distintos repuestos en cada
equipo
Se analiza la función de los repuestos, ya que hay algunos que no son esenciales para la operación del equipo cuando éste realice la función de seguridad (previamente definida) y, por tanto, no será necesario que cumplan un programa de Garantía de Calidad; sino que sería valido un componente de grado comercial.
Esta tercera vía, que permite el uso de ciertos repuestos comerciales en componentes nucleares, facilita el suministro (en lo que se refiere a plazos de entrega) y optimiza costes.
El uso de componentes comerciales debe cumplir con los controles exigidos por la industria ordinaria, además de los controles de calidad propios en la recepción de las Centrales nucleares.
Cualquier Suministrador de una Central ha de ser auditado para estar cualificado en determinados suministros.
Determinar para cada equipo y componente la trascendencia de cada repuesto en su integridad y funcionalidad exige el análisis individualizado de los repuestos listados en voluminosas bases de datos de la Central Nuclear.
La clasificación, fundamentada en las guías de EPRI [1] que sirven de base para la clasificación de repuestos, sólo puede ser acometida por un grupo de trabajo multidisciplinar que analice la función y responsabilidad de cada uno de los repuestos en el comportamiento del equipo, siempre basado en el análisis de las funciones de Seguridad del conjunto.
3. METODOLOGÍA
El trabajo llevado a cabo por Empresarios Agrupados (EEAA) ha consistido en la clasificación de los repuestos determinados por CNAT, previamente a su compra y posterior sustitución, según un proceso definido y sistematizado. Para ello se realiza un análisis funcional individualizado de los materiales.
Como resultado de dicho análisis se obtiene una clasificación de elementos sujetos a Garantía de Calidad (Q-list) a nivel de subcomponentes de los materiales de rotación, con una clasificación que analiza su función desde el punto de vista de seguridad, nuclear, eléctrico y de calificación, tanto sísmica como ambiental.
Dado el gran volumen de trabajo que implica la clasificación individual de cada uno de los repuestos que se utilizan en una Central Nuclear, se ha establecido una metodología de trabajo específica, que sistematiza las clasificación de los repuestos y optimiza la evaluación de los mismos.
A modo de ejemplo, tomemos como material de rotación un tornillo:
- No tendrá la misma clasificación ni los mismos requisitos un tornillo montado en una válvula de seguridad, que montado en una válvula del mismo modelo; pero sólo con requisitos sísmicos.
- No tendrá la misma clasificación un tornillo que asegure la integridad de la barrera de presión en una válvula de seguridad que otro tornillo de esa misma válvula que soporta un accesorio sin una función de seguridad.
Por último, el proceso de clasificación consiste tanto en el análisis por Familias de los materiales a clasificar (p.e. tornillos, tuercas, interruptores, baterías...) como en la realización de documentos de criterios de clasificación, consensuados con las propias Centrales Nucleares.
El análisis de cada pieza a clasificar deberá incluir principalmente un análisis de:
La función de seguridad, tanto desde el punto de vista mecánico como desde el punto de vista eléctrico.
Los requisitos de cualificación sísmicos y ambientales.
Los criterios utilizados en estos trabajos están basados en los principios definidos por las guías EPRI [1] y en los desarrollados por el grupo multidisciplinar de clasificación.
3.1 Análisis de Repuestos
En términos generales, una pieza tendrá una función de seguridad cuando sea necesaria para que el equipo en que se integra pueda llevar la instalación nuclear a parada segura o cuando sea necesaria para limitar los escapes radiactivos dentro de los límites marcados.
Mediante el análisis individual y por Subfamilias de los repuestos se evalúa la función de los mismos en el equipo al que pertenecen, así como la función que desempeña dicho equipo en la Central. De este modo, la clasificación de los repuestos depende de si son necesarios o no para hacer cumplir la función de seguridad del equipo al que están asociados.
A la hora de clasificar, en primer lugar se ha procedido a distinguir los repuestos como materiales Tipo I (equipos o componentes que tienen entidad y funcionalidad propia, como, por ejemplo, el cierre mecánico de una bomba) y materiales Tipo II (partes o piezas que forman parte de un conjunto y que generalmente no tienen funcionalidad propia, como por ejemplo una tuerca). Esta distinción facilitará y simplificará el suministro de los materiales Tipo II, puesto que los requisitos solicitados en el suministro de Materiales Tipo I son mayores y más completos.
Posteriormente, para la clasificación del repuesto que se encuentre instalado en un equipo de seguridad, se deberá proceder a confirmar si el material tiene una función de seguridad, como se indica en la Figura 1:
Figura 1: Esquema para Identificación de Materiales de Seguridad
Material ¿El equipo en el que se encuentra montado es Relacionado con la Seguridad? SI Identificar el papel del material dentro de las funciones del componente padre
NO
¿El material es necesario para que el componente padre cumpla
sus funciones de seguridad? SI El material es Relacionado con la Seguridad NO
¿Un fallo del material podría impedir la función del componente padre
Relacionado con la Seguridad? SI El material NO es Relacionado con la Seguridad NO
Como se indica en el esquema anterior,
- En primer lugar se evalúa la función que tiene en la Central el equipo al que está asociado el material o repuesto.
-
Después se identifica si dicho equipo está relacionado o no con la seguridad. La clasificación de los equipos depende de la función que desempeñan en la seguridad nuclear teniendo en cuenta su modo de operación, su integridad y las consecuencias de su fallo.El análisis de equipos eléctrico es, en esencia, más complejo y podría resumirse del modo que se indica en la Figura 2:
Figura 2: Esquema para Clasificación de Materiales Eléctricos de Seguridad NO IDENTIFICAR FUNCIONES DE DISEÑO DEL COMPONENTE IDENTIFICAR COMPONENTE DEL QUE FORMA PARTE IDENTIFICAR PIEZA FUNCIONES DE SEGURIDAD CONOCIDAS COMPONENTE CLASE 1E
PIEZA CLASE 1E PIEZA CLASE N
IDENTIFICAR FUNCIONES DE SEGURIDAD DEL
COMPONENTE
ACTUACIÓN DIRECTA DE PIEZA EN
REALIZ. FUNC. SEG.
MODO DE FALLO DE PIEZA POSTULADO FUEDE AFECTAR FUNC. SEG. SI SI NO SI SI NO NO NO MODO DE FALLO DE PIEZA POSTULADO FUEDE AFECTAR INTEGR.. SI
Una vez identificada la función y clasificación del equipo, se deberá estudiar la clasificación del repuesto:
- En Materiales Tipo I, al tener una funcionalidad propia se analizará la Clasificación Sísmica, la Clasificación Ambiental y la Funcionalidad de dichos materiales.
- En Materiales Tipo II los análisis estarán orientados a la funcionalidad dentro del equipo en el que se encuentran montados. Por lo tanto, a la hora de su clasificación se definirán sus Parámetros Críticos, que indicarán si estos materiales son esenciales para la funcionalidad, sismicidad e impacto en calificación ambiental del equipo en el que se encuentran montados.
El análisis hecho de la función de cada uno de los repuestos para asignarles su clasificación se realiza de manera general o individual dependiendo del tipo de repuesto, tal como se indica a continuación:
Análisis por subfamilias: Si es factible, se realiza la clasificación de forma general de todos los materiales de una familia que desempeñan la misma función en los distintos elementos a los que pertenecen. Por ejemplo, se pueden analizar de esta forma los vástagos y los obturadores de válvulas, los cierres mecánicos de bombas, porque siempre desempeñarán la misma función (que será de seguridad o no, según lo sea el elemento al que pertenece).
Análisis individual: Si no se ha podido realizar un análisis conjunto, se debe analizar de modo individual el repuesto en esa aplicación concreta. Por ejemplo, en los trabajos realizados, gran cantidad de tornillos, tuercas, espárragos… se han tenido que analizar de modo individualizado, por tener diferente función de seguridad según las piezas que unan.
3.2 Realización de los Documentos de Criterios
Para facilitar futuros trabajos de clasificación de nuevos repuestos se han realizado unos documentos de criterios de cada una de las familias en los que se recogen las clasificaciones que corresponden a cada subfamilia y/o a cada una de las funciones que desempeña el material a clasificar en el elemento con el que está relacionado.
Estos documentos son revisados, en primer lugar, por el responsable de la disciplina y, posteriormente, por el Departamento de Seguridad. Este último se encarga de la revisión y validación de los mismos para que puedan utilizarse como documentos de partida en la clasificación de materiales.
4. CONCLUSIONES
En los trabajos desarrollados hasta el momento para C.N. Almaraz y C.N. Trillo (CNAT), se ha acometido la clasificación de 28.000 agrupaciones de repuestos, generando una base de datos integrada en el Sistema de Gestión Documental de CNAT (SIGE).
Gracias a los análisis detallados que se han realizado, una importante cantidad de los repuestos pertenecientes a equipos con requisitos de calidad han podido clasificarse como “no relacionados con la seguridad”.
Esto supone una disminución de los requisitos de calidad que, a priori, podrían exigírsele al repuesto por la clasificación de calidad del equipo al que pertenecen. En consecuencia, implica una importante reducción en plazos y coste del acopio de los suministros necesarios.
En términos numéricos indicamos que, gracias al análisis desarrollado, se han
desclasificado unos 15.000 repuestos, lo que representa aproximadamente el 53% de los
28.000 iniciales.
Con este proceso de clasificación se pretende, también, facilitar la gestión de compra de repuestos, piezas y componentes de equipos existentes mejorando, además, el control de los mismos. De este modo se agilizará el proceso de compra y se garantizará que los equipos de la Central mantengan los requisitos de Garantía de Calidad que han de cumplir.
Por último, destacar que este trabajo se deberá desarrollar de manera continuada durante la vida operativa de las Centrales, para dar respuesta a las demandas de clasificación de repuestos de equipos existentes no analizados previamente o de nuevos equipos a instalar.
