1. EDIFICIO DE CONTENCIONEN UNA CENTRAL NUCLEAR
ALUMNO : QUIONEZ PERALTA DANIELGUSTAVO
CODIGO: 20072597H
2. Que es una central nuclear?
Una central/planta nuclear es una instalacin industrial empleada para la generacin de energa elctrica a partir de energa nuclear.
3. Funcionamiento de una central nuclear
Generalmente son tres partes de una central nuclear tipo
Circuito Primario, (Edificio del Reactor)
Circuito Secundario, (Generacin de electricidad)
Circuito de Refrigeracin
4. El esquema general de una central nuclear tipo, puede ser el siguiente
5. El reactor y su circuito de refrigeracin estn contenidos dentro de un recinto hermtico y estanco, llamado "Contencin" consistente en una estructura esfrica de acero de 53 m de dimetro, construida mediante planchas de acero soldadas de 40 mm de espesor y que se soporta sobre una estructura de hormign en forma de cliz que se apoya sobre la losa de cimentacin de 3'5 m de espesor.
6. La Contencin est ubicada en el interior de un segundo edificio, tambin de hormign y cuyas paredes exteriores tienen un espesor de 60 cm, llamado edificio del Anillo del Reactor. Este tiene forma cilndrica y est rematado por una cpula semiesfrica, que sirve de blindaje biolgico..
7. La salida al exterior tanto de la radiacin como de productos radiactivos es imposible por tres barreras fsicas, asegurando cada una de ellas, que la hipottica rotura de una barrera sea soportada por la siguiente.
1 Barrera:Las vainas que albergan el combustible.
2 Barrera:La propia vasija del reactor integrada en el circuito primario.
3 Barrera:El recinto de contencin, estructura esfrica de acero recubierto de hormign
8. EDIFICIO DE CONTENCIN
Se denomina edificio de contencin, en su utilizacin ms habitual, a una estructura de hormign, acero o una combinacin de ambos, construida para encerrar en su interior a un reactor nuclear. Est diseado para que, en caso de emergencia, contenga un escape de gases radiactivos aunque estos alcancen presiones en el rango de 60 a 200 psi (4 a 13.6 atmsferas). La contencin es la ltima barrera de un escape radiactivo.
9. INTRODUCCIN
El empleo del pretensado en cajones y/o edificios de contencin de centrales nucleares se remonta a principios de la dcada de los aos 60. La funcin del sistema de pretensado de una central nuclear va ms all de lafuncin estructural; este debe asegurar que el edificio de contencin pueda contrarrestar la presin interior que se producira en el caso de un accidente en el reactor nuclear y a su vez proteger el sistema de agresiones exteriores.
10. Simulan el efecto de una explosin en una central nuclear
11. Esta asociacin del pretensado a la integridad estructural y a la seguridad del medio exterior obliga a llevar un control del mismo a lo largo de la vida til de la estructura. Las caractersticas y metodologas de este control se recogen en un Programa de Vigilancia especfico para cada central estos siguen las directrices marcadas por organismos nacionales e internacionales.
12. En lo que hace referencia al pretensado, los Programas de Vigilancia vienen influenciados por la tecnologa utilizada: tendones adherentes y tendones no adherentes. Estas son las soluciones adoptadas de forma mayoritaria, respectivamente por Francia y E.E.U.U., pases a la cabeza y con amplia experiencia en esta tecnologa.
13. OBJETIVO
Elpresente trabajo tiene por objetivo dar a conocer la tecnologa del pretensado en los edificios de contencin de las centrales nucleares.
14. ESTADO DEL CONOCIMIENTO
En la mayora de edificios de contencin de centrales nucleares que actualmente estn construidos, se ha utilizado el pretensado con dos objetivos bsicos; contrarrestar las tensiones de una presin interior que se producira en caso de existir el mximo accidente previsto dentro del mismo, y proteger a su vez, al reactor y a los circuitos primarios frente un impacto exterior, como por ejemplo un impacto de avin.
15. 16. Dentro del hormign pretensado con armaduras postesas, existen dos tipologas: la utilizacin de tendones adherentes o la utilizacin de tendones no adherentes.
La opcin de una u otra solucin no es slo una eleccin tcnica sino que viene condicionada, por un lado, por el grado de confianza previo en una u otra solucin, y por otro lado por las caractersticas de las relaciones, en el pas de ubicacin de la central, entre la administracin (Autoridades en Seguridad Nuclear) y las empresas propietarias de las centrales.
17. Ahora bien, sea de un tipo o del otro, el requisito exigido al pretensado debe estar disponible en cualquier momento de la vida til de la central. Este hecho es el que obliga a definir un programa de vigilancia para controlar las condiciones del pretensado en el transcurso de dicha vida til. Cabe aadir que este programa de vigilancia viene notablemente influido por la solucin adoptada previamente, utilizar tendones adherentes o no adherentes.
18. EL PRETENSADO EN CENTRALES NUCLEARES
. Evolucin histrica
El incremento de la demanda energtica, combinado con ciertas consideraciones polticas y econmicas, aceler el desarrollo de las estaciones generadoras de electricidad mediante combustible nuclear.
Las centrales generadoras convencionales daban paso a una nueva tecnologa con la que se conseguan altos rendimientos de generacin
19. Hoy en da, muchos pases en todo el mundo tienen importantes programas de energa nuclear en funcionamiento. En l siguiente graficase puede observar la evolucin de las centrales nucleares mundiales.
20. El hormign postesado ha contribuido de manera significativa en la expansin de esta industria en la cual, en los aspectos de ingeniera civil, se demanda el uso de componentes que respondan frente a precisos y especficos requerimientos de funcionamiento.
21. La tcnica del hormign postesado consiste en tesar la armadura activa, despus del fraguado del hormign del elemento estructural y cuando ste ha alcanzado una resistencia suficiente para soportar las tensiones provocadas por el acero. Las fuerzas del postesado se transmiten al hormign a travs de anclajes especiales que estn fijos en los extremos de la pieza.
22. En pases como Estados Unidos o Australia, esta tcnica est muy extendida, en Europa su avance ha sido mucho menor. Mientras que el 75% del acero de pretensar usado en Estados Unidos o Australia se ha empleado como postensado, en el caso de Europa el porcentaje slo alcanza al 10%. Es de esperar un notable avance en el empleo de esta tecnologa debido a las ventajas.
23. Avocndonos a nuestro tema sabemos que dentro de la instalacin de una central nuclear existe un edificio de vital importancia. El componente principal de una central nuclear es el reactor. ste, sea del tipo que sea, se encuentra ubicado dentro del edificio de contencin. La funcin del edificio de contencin es proteger al reactor de agresiones externas y proteger el exterior de un posible fallo del reactor.
24. Antes de la utilizacin del hormign en los edificios de contencin en las centrales nucleares, estos eran estructuras metlicas donde se utilizaba el acero como elemento estructural. Estas primeras estructuras contaban con un escudo anti radiacin separado de la estructura metlica
25. . El incremento de tamao de dichas centrales empez a hacer econmicamente inviable la utilizacin de este material, abriendo las puertas al hormign como material para la construccin del edificio de contencin. Adems de las ventajas econmicas, la utilizacin del hormign permita disear estructuras de cualquier tamao y forma, utilizando materiales existentes en la zona de ubicacin y, ofreciendo en caso de fallo estructural, un comportamiento dctil, es decir, predecible y observable
26. Los primeros edificios de contencin en centrales nucleares construidos con hormign no utilizaban el pretensado, slo contaban con una armadura pasiva para garantizar una buena respuesta estructural frente a las solicitaciones que ste deba soportar.
Con el aumento de las presiones que el edificio de contencin deba hacer frente en caso de accidente, apareci la aplicacin del pretensado en el diseo de los contenedores. La utilizacin del pretensado aport una serie de mejoras de las cuales cabe citar:
27. - La respuesta estructural que debera dar el edificio frente a un accidente puede ser verificada antes de que esta demanda estructural se requiera.
- El comportamiento de la estructura durante su vida til puede ser monitorizada pudiendo corregir su comportamiento antes que la integridad estructural falle.
- Antes de un fallo estructural aparecen fallos puntuales que pueden ser detectados visualmente y ante los cuales se puede actuar.
28. - Con la utilizacin de tendones no adherentes se puede comprobar de manera regular la situacin del sistema de tesado, realizando un mantenimiento peridico.
- La carga inicial dada al acero es muy parecida a la carga ltima de diseo por lo que, en caso de producirse un accidente, puede ser que la carga transmitida sea inferior y por lo tanto no sea crtica para la integridad estructural.
29. Hormign Pretensado
Cuando se empez a emplear el pretensado en los edificios de contencin de las centrales nucleares, se pretensaba parcialmente la estructura. Slo en la direccin vertical se utilizaban armaduras activas, para la cpula y la direccin horizontal exista solo la armadura pasiva.
30. El inicio del empleo del pretensado total en el proyecto y construccin de centrales nucleares se remonta al entorno de 1960 en los trabajos realizados para los cajones de contencin de los reactores de las centrales nucleares de Wylfa y Oldbeurry, en Gran Bretaa.
Fue tal la acogida del pretensado en este tipo de instalaciones que en el ao 1982, 27 edificios de contencin pretensados estaban ya en funcionamiento en Europa y Estados Unidos.
31. A partir de las primeras experiencias, cada vez se le ha pedido al pretensado mayor respuesta, debido al aumento de presiones a las que funcionan las centrales nucleares. Las primeras experiencias contaban con sistemas de tesado de dimensiones pequeas, capaces de aportar capacidades ltimas inferiores a 500 toneladas.
Hoy en da se cuenta con sistemas de tendones capaces de soportar hasta 1.200 toneladas y equipos de tesado de altas prestaciones que garantizan un control total de la operacin de puesta en tensin.
32. Objetivo del pretensado
Una vez llegados hasta este punto se ha mostrado la utilizacin del pretensado en edificios de contencin; ahora cabe plantearse la pregunta de cul es el objetivo del pretensado en estas estructuras?
Para responder a esta pregunta es interesante conocer las principales cargas de diseo que se utilizan para la construccin de los edificios de contencin nuclear.
33. LOCA: Mximo accidente que se puede producir dentro de la planta nuclear. El LOCA (loss of coolantaccident) se produce cuando se rompe la tubera de mayor dimetro del sistema de refrigeracin del reactor. Esta ruptura produce un gran aumento de la presin interior del edificio y un incremento de la temperatura dentro del contenedor. Los valores estimados son de una presin absoluta de 0,5 MPa y una temperatura pico de 150C.
34. 35. Acciones ssmicas: Estas pueden variar considerablemente segn la zona de implantacin de la central nuclear. Una fuerza de 0,15g es la que se utiliza usualmente, incluso en zonas donde la accin ssmica es poco importante o nula.

- Acciones ambientales extremas: El contenedor se disea para soportar impactos de avin, misiles o la presencia de fuego en el exterior.
36. 37. Tensiones bajo condiciones normales: En los contenedores pretensados el hormign debe soportar unos 10 MPa en direccin tangencial y 7 MPa en direccin vertical, y por ello se utilizan hormigones con fuerza suficiente, normalmente de 40 MPa.
38. Una vez descritas las acciones a las que debe hacer frente el edificio de contencin, se puede concluir que el pretensado se plantea con objeto de crear en esta estructura, un estado previo de tensiones en el hormign que pueda contrarrestar las tensiones debidas a una presin interior que se produciran en el caso de existir un accidente en el interior de la estructura de contencin, adems de darle suficiente resistencia para asegurar su integridad, con una probabilidad baja (