Algunas de las plantas de energía nuclear de Estados Unidos están sustituyendo las líneas de agua antiguas, por tubería de polietileno de alta densidad (HDPE). El uso de HDPE en la industria de la energía nuclear pone de relieve que las propiedades técnicas de este material, proporcionan una solución segura y rentable.
Un artículo de febrero de 2011 “Water & Waste Digest” destacó el uso de HDPE en dos plantas nucleares distintas- la Estación de Energía Nuclear Duke Power de Catawba, Carolina del Sur y la Planta Nuclear Callaway Ameren Missouri de Missouri. El artículo es un recurso excelente para aquellos que abogan por el uso de la tubería de HDPE dentro de cualquier industria y para los que desean conocer los fundamentos científicos que se encuentran tras las capacidades del HDPE o para aquellos que están interesados en los nuevos usos emergentes de la tubería plástica.
No es de sorprender que las plantas nucleares empiecen a trabajar con HDPE en aplicaciones relacionadas con la seguridad. Una pared sólida de HDPE proporciona una tubería duradera sin fugas ni corrosión.
“Durante más de 50 años, la tubería de HDPE ha funcionado en condiciones rigurosas como en capas geológicas profundas, terremotos y en suelos tóxicos en el que ningún otro tipo de tubería podría sobrevivir”, dijo Tony Radoszewski, director ejecutivo del Instituto de Tubería de Plástico, Inc. (PPI). “Los fabricantes de tubería y los fabricantes de resina utilizada en la tubería de forma tradicional han trabajado conjuntamente para desarrollar nuevos productos. El uso de los tubos de HDPE en las centrales nucleares es una progresión natural de dicho esfuerzo.”
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Frank Schaaf, asesor nuclear, considera que la tubería de HDPE está ganando popularidad debido a que facilita la compra y los gastos de instalación, lo que permite a la planta sustituir sus anteriores líneas de agua en acero inoxidable, mientras se crean líneas que proporcionan un funcionamiento más seguro.
.Schaaf ha redactado recientemente el código de desarrollo de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME), que tiene instrucciones para la instalación de tubería de polietileno, incluyendo la forma en la que la tubería debe ser suministrada, los parámetros de diseño, las normas de instalación, los requisitos de soldadura de la tubería y los criterios de pruebas de presión.
.«La mayoría de las centrales nucleares de este país tienen más de 30 años de antigüedad», explicó Schaaf. «El acero inoxidable era el material predominante cuando se construyeron estas plantas. Estaba disponible y la industria tenía la experiencia necesaria para soldarlo e instalarlo. En aquella época se conocía y entendía dicho material.”
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Al igual que toda la generación de energía que utiliza una turbina de vapor, las plantas de energía nuclear requieren grandes cantidades de agua para la refrigeración. Dos tercios de la energía producida por una planta de energía es por el exceso de calor que se lleva desde la planta en el agua (que no está contaminada por la radiactividad). El agua se envía a las torres de refrigeración que se emite en forma de vapor o se descarga en un cuerpo de agua, por ejemplo un estanque dedicado al enfriamiento, un lago o río, o en un océano. Los sistemas para canalizar esta agua, junto con las tuberías de los sistemas de extinción de incendios, fueron los primeros que se convirtieron en tuberías de polietileno de alta densidad.
La Central Nuclear de Catawba fue uno de los primeros el escenario en utilizar el polietileno de alta densidad, hace casi una década. La sustitución de las tuberías no seguras en la planta, se llevó a cabo a discreción en Catawba para que la tubería no cayera bajo los auspicios del Comité Regulador de las Nucleares. A través de la experiencia, los ingenieros de la planta han aprendido muchísimo sobre el uso del HDPE, partir de 2009 han tomado la decisión de reemplazar todas las tuberías relacionadas con la seguridad.
Para llegar desde el punto de partida, a la sustitución de tuberías relacionadas con la seguridad en una planta nuclear, muchos expertos dentro de la industria se unieron a Schaaf para formar un equipo para escribir el Código ASME.
«Fue una iniciativa de la industria «, dijo Radoszewski. «Los expertos en tubería, resina, soldadura y accesorios se reunieron para probar sistemas y adaptarlos al nuevo entorno. Al principio, el uso de tubería de HDPE sorprendió a algunos, porque muchas personas en la industria de la energía nuclear no eran conscientes de la fuerza, durabilidad y trayectoria de la tubería de HDPE.»
La primera vez que se utilizaron tubos de polietileno en la aplicaciones de seguridad nuclear, se inició con la selección de resina de alto rendimiento PE 4710 fabricada por Dow Chemical para fabricar tubería que pudiera sustituir a la tubería de acero al carbono en la Planta de Energía Nuclear de Callaway. El tubo se utiliza para las partes enterradas del sistema de Servicio Esencial de Agua de la planta. Inicialmente se utilizó alrededor de 488 metros de tubería de HDPE de 91cm fabricadas por Plásticos WL. Toda la instalación de Callaway se llevó a cabo tras la redaccion del Código ASME después de que la solicitud fuese aprobada en marzo de 2007.
El método más popular para unir secciones de tubería y accesorios de HDPE es la soldadura a tope. Trabajadores de McElroy y distribuidoras de McElroy, industrias ISCO, aconsejaron a los contratistas de trenes e ingenieros de planta acerca de la forma de operar los equipos de soldadura.
«Una de las ventajas de la tubería de HDPE es que la unión por soldadura que nos ofrece un rendimiento sin fugas», dijo Schaaf. «La industria de la energía nuclear, sin embargo, no suele estar familiarizada con el proceso de soldadura, al menos no antes de estos proyectos.
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Creo que es una de las señas de identidad de todo el programa – de este proceso de soldadura cogimos el informe técnico TR-33 del PPI (el PPI Proceso de Soldadura Genérica de Polietileno) y desarrolló todo un programa de soldadura a su alrededor.»
Este movimiento hacia los sistemas de tubería de HDPE debe ser una señal para otros servicios públicos.
«La industria de la energía nuclear se dieron cuenta de que los tubos de HDPE es una solución más inteligente y mucho más rentable y debería ser una llamada de atención para las ciudades que buscan sustituir los sistemas de tubería degradantes y que se parten,” advierte Radoszewski. «La tubería de HDPE ofrece una solución óptima a numerosas industrias para aplicaciones tanto por encima como por debajo de tierra y en numerosas circunstancias aplicables a las principales ciudades de nuestra nación».
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