Una planta física , una planta mecánica o una planta industrial (y, cuando se da el contexto, a menudo solo una planta ) se refiere a la infraestructura necesaria que se utiliza en la operación y el mantenimiento de una instalación determinada. La operación de estas instalaciones, o el departamento de una organización que lo hace, se denomina "operaciones de planta" o gestión de instalaciones . La planta industrial no debe confundirse con la "planta de fabricación" en el sentido de "una fábrica ". Se trata de una visión holística de la arquitectura, el diseño, el equipo y otros sistemas periféricos vinculados con una planta necesarios para operarla o mantenerla.
El diseño y equipamiento de una central nuclear , en su mayor parte, se ha mantenido estancado durante los últimos 30 años. [1] Hay tres tipos de mecanismos de refrigeración de reactores: reactores de agua ligera , reactores de metal líquido y reactores refrigerados por gas de alta temperatura . [2] Si bien, en su mayor parte, el equipo sigue siendo el mismo, se han producido algunas modificaciones mínimas en los reactores existentes que mejoran la seguridad y la eficiencia. [3] También ha habido cambios de diseño significativos para todos estos reactores. Sin embargo, siguen siendo teóricos y no se han implementado. [4]
Los equipos de las centrales nucleares se pueden dividir en dos categorías: sistemas primarios y sistemas de equilibrio de la planta . [5] Los sistemas primarios son equipos que intervienen en la producción y seguridad de la energía nuclear . [6] El reactor tiene específicamente equipos como los recipientes del reactor que generalmente rodean el núcleo para su protección, y el núcleo del reactor que contiene las barras de combustible . También incluye equipos de refrigeración del reactor que consisten en circuitos de refrigeración líquida y refrigerante circulante . Estos circuitos suelen ser sistemas separados, cada uno con al menos una bomba. [7] Otros equipos incluyen generadores de vapor y presurizadores que garantizan que la presión en la planta se ajuste según sea necesario. [8] El equipo de contención abarca la estructura física construida alrededor del reactor para proteger los alrededores de fallas del reactor. [9] Por último, los sistemas primarios también incluyen equipos de refrigeración de emergencia del núcleo y equipos de protección del reactor . [10]
Los sistemas de equilibrio de planta son equipos que se utilizan comúnmente en las centrales eléctricas en la producción y distribución de energía. [11] Utilizan turbinas , generadores , condensadores , equipos de agua de alimentación, equipos auxiliares, equipos de protección contra incendios, equipos de suministro de energía de emergencia y almacenamiento de combustible usado . [12]
En ingeniería de transmisión , el término planta transmisora se refiere a la parte de la planta física asociada con el transmisor y sus controles y entradas, el enlace estudio/transmisor (si el estudio de radio está fuera del sitio), [13] la antena de radio y los radomos , la línea de alimentación y el sistema de desecación / nitrógeno , la torre y el edificio de transmisión , la iluminación de la torre, el generador y el aire acondicionado. Estos suelen ser monitoreados por un sistema de transmisión automático , que informa las condiciones a través de telemetría ( enlace transmisor/estudio ). [ cita requerida ]
Las limitaciones económicas, como los gastos de capital y operativos, hacen que las redes ópticas pasivas sean el modelo de fibra óptica principal utilizado para conectar a los usuarios a la planta de fibra óptica. [14] Un concentrador de oficina central proporciona equipos de transmisión, lo que le permite enviar señales a entre uno y 32 usuarios por línea. [14] La red troncal de fibra principal de una red PON se denomina terminal de línea óptica . [15] Los requisitos operativos, como el mantenimiento, la eficiencia de uso compartido de equipos, el uso compartido de la fibra real y la posible necesidad de una expansión futura, determinan qué variante específica de PON se utiliza. [14] Un divisor de fibra óptica es un equipo que se utiliza cuando varios usuarios deben estar conectados a la misma red troncal de fibra. [14] EPON es una variante de PON, que puede albergar 704 conexiones en una línea. [15] Las redes de fibra basadas en una red troncal PON tienen varias opciones para conectar a las personas a su red, como la fibra a la "acera, el edificio o el hogar". [16] Este equipo utiliza diferentes longitudes de onda para enviar y recibir datos simultáneamente y sin interferencias [15]
Las estaciones base son un componente clave de la infraestructura de telecomunicaciones móviles. Conectan al usuario final a la red principal. [17] Tienen barreras físicas que protegen el equipo de transición y se colocan en mástiles o en los techos o costados de los edificios. Su ubicación está determinada por la cobertura de radiofrecuencia local que se requiere. [18] Estas estaciones base utilizan diferentes tipos de antenas, ya sea en edificios o en paisajes, para transmitir señales de ida y vuelta. [19] Las antenas direccionales se utilizan para dirigir señales en diferentes direcciones, mientras que las antenas de radiocomunicación de línea de visión permiten la comunicación entre estaciones base. [19]
Las estaciones base son de tres tipos: subestaciones de macroceldas, microceldas y picoceldas. [18] Las macroceldas son las estaciones base más utilizadas, y utilizan antenas omnidireccionales o de radiocomunicación. Las microceldas son más especializadas; se expanden y proporcionan cobertura adicional en áreas donde las macroceldas no pueden. [20] Por lo general, se colocan en farolas y no suelen requerir antenas de radiocomunicación, ya que están interconectadas físicamente a través de cables de fibra óptica. [17] Las estaciones de picoceldas son más específicas y proporcionan cobertura adicional solo dentro de un edificio cuando la cobertura es deficiente. Por lo general, se colocan en un techo o una pared de cada edificio. [17]
Las plantas desalinizadoras son las encargadas de eliminar la sal de las fuentes de agua para que sea utilizable para el consumo humano. [21] La ósmosis inversa , la destilación flash multietapa y la destilación multiefecto , son tres tipos principales de equipos y procesos utilizados que diferencian a las plantas desalinizadoras. [21] Las tecnologías térmicas como MSF y MED son las más utilizadas en Oriente Medio, ya que tienen un bajo acceso al suministro de agua dulce pero tienen acceso a un exceso de energía. [21]
Las plantas de ósmosis inversa utilizan “polímeros de membrana semipermeables”, que permiten que el agua pase sin interrupción mientras bloquean las moléculas no aptas para beber. [22] Las plantas de ósmosis inversa suelen utilizar tuberías de entrada, que permiten extraer el agua en su origen. Esta agua luego se lleva a centros de pretratamiento, donde se eliminan las partículas del agua con productos químicos añadidos para evitar daños por agua. Se utilizan bombas HR y bombas de refuerzo para proporcionar presión y bombear el agua a diferentes alturas de la instalación, que luego se transfiere a un módulo de ósmosis inversa. Este equipo, según las especificaciones, filtra eficazmente entre el 98 y el 99,5% de la sal del agua. Los desechos que se separan a través de estos módulos de pretratamiento y ósmosis inversa se llevan a un módulo de recuperación de energía, y cualquier exceso adicional se bombea de nuevo a través de una tubería de descarga. Se utiliza un equipo de control para monitorear este proceso y garantizar que continúe funcionando sin problemas. Cuando se separa el agua, se entrega a un hogar a través de una red de distribución para el consumo. [23] Los sistemas de pretratamiento cuentan con equipos de cribado de entrada, como cámaras de carga y rejillas . [24] El equipo de entrada puede variar en diseño; las tomas en alta mar se colocan en tierra o en alta mar. Las tomas en alta mar transfieren el agua mediante canales de hormigón a cámaras de cribado para ser transferidas directamente a centros de pretratamiento, utilizando bombas de entrada donde se agregarán productos químicos. Luego se disuelve y se separa de los sólidos utilizando un dispositivo de flotación, para ser bombeada a través de una membrana semipermeable. [25]
La electrodiálisis compite con los sistemas de ósmosis inversa y se ha utilizado industrialmente desde la década de 1960. [26] Utiliza cátodos y ánodos en múltiples etapas para filtrar los compuestos iónicos en una forma concentrada, dejando agua potable más pura y segura. Esta tecnología tiene un mayor costo de energía, por lo que a diferencia de la ósmosis inversa se utiliza principalmente para agua salobre que tiene un contenido de sal menor que el agua de mar . [27]
En Oriente Medio se utilizan habitualmente equipos de destilación térmica; de forma similar a la ósmosis inversa, cuenta con un equipo de extracción y pretratamiento de agua, aunque en la destilación térmica se añaden diferentes productos químicos, como antisellantes y anticorrosivos. Se utilizan equipos de calentamiento en diferentes etapas a diferentes niveles de presión hasta llegar a un calentador de salmuera. El calentador de salmuera es el que proporciona vapor en estas diferentes etapas para cambiar el punto de ebullición del agua. [28]
Las plantas de tratamiento de agua convencionales se utilizan para extraer, purificar y luego distribuir agua de cuerpos de agua ya potables. Las plantas de tratamiento de agua requieren una gran red de equipos para recuperar, almacenar y transferir agua a una planta para su tratamiento. El agua de fuentes de agua subterráneas generalmente se extrae a través de pozos para transportarla a una planta. [29] El equipo típico de pozo incluye tuberías, bombas y refugios. [30] Si esta fuente de agua subterránea está lejos de la planta de tratamiento, entonces se utilizan comúnmente acueductos para transportarla. [31] Muchos equipos de transporte, como acueductos, tuberías y túneles , utilizan un flujo de canal abierto para garantizar el suministro de agua. [32] Esto utiliza la geografía y la gravedad para permitir que el agua fluya naturalmente de un lugar a otro sin necesidad de bombas adicionales. El equipo de medición de flujo se utiliza para monitorear el flujo, lo que es consistente con que no ocurran problemas. [33] Las cuencas hidrográficas son áreas donde el agua superficial en cada área fluirá naturalmente y donde generalmente se almacena después de la recolección. [34] Para la escorrentía de aguas pluviales , se utilizan cuerpos de agua naturales, así como sistemas de filtración, para almacenar y transferir agua. Para la escorrentía de aguas no pluviales se utilizan equipos como fosas sépticas para tratar el agua en el lugar, o sistemas de alcantarillado donde se recoge el agua y se transfiere a una planta de tratamiento de agua. [35]
Una vez que el agua llega a una planta, se somete a un proceso de pretratamiento en el que pasa a través de pantallas, como pantallas pasivas o pantallas de barras, para evitar que ciertos tipos de desechos ingresen a los equipos más abajo en la instalación que podrían dañarlos. [36] Después de eso, se agrega una mezcla de productos químicos utilizando un alimentador de productos químicos secos o bombas dosificadoras de solución . Para evitar que el agua quede inutilizable o dañe el equipo, estos productos químicos se miden utilizando un dispositivo de alimentación de productos químicos electromecánico para garantizar que se mantengan los niveles correctos de productos químicos en el agua. [37] Los materiales de tubería resistentes a la corrosión, como PVC , aluminio y acero inoxidable, se utilizan para transferir agua de manera segura debido al aumento de la acidez del pretratamiento. [38] La coagulación suele ser el siguiente paso, en el que se utilizan sales como el sulfato férrico para desestabilizar la materia orgánica en un tanque de mezcla. Los mezcladores de paletas de velocidad variable se utilizan para identificar la mejor mezcla de sales para usar en un cuerpo de agua específico que se está tratando. [39] Los estanques de floculación utilizan la temperatura para condensar partículas inseguras. [40] Luego se utilizan tanques de sedimentación , que eliminan ciertos sólidos por gravedad para que se acumulen en el fondo del tanque. Se utilizan cuencas de alimentación rectangulares y centrales para eliminar el sedimento que se lleva a los centros de procesamiento de lodos . Luego, la filtración separa los materiales más grandes que permanecen en la fuente de agua mediante filtración a presión, filtración con tierra de diatomeas y filtración directa. [41] Luego, el agua se desinfecta y se almacena o se distribuye para su uso. [42]
Las partes interesadas tienen diferentes responsabilidades en lo que respecta al mantenimiento de los equipos de una planta de tratamiento de agua. [43] En lo que respecta a los equipos de distribución al usuario final, son principalmente los propietarios de la planta los responsables del mantenimiento de estos equipos. El papel de un ingeniero se centra más en el mantenimiento de los equipos utilizados para tratar el agua. Los reguladores públicos son responsables de supervisar la calidad del suministro de agua y garantizar que sea segura para beber. [44] Estas partes interesadas tienen una responsabilidad activa por estos procesos y equipos. La responsabilidad principal del fabricante es fuera del sitio, proporcionando garantía de calidad del funcionamiento de los equipos antes de su uso. [45]
Una planta de HVAC generalmente incluye aire acondicionado (sistemas de calefacción y refrigeración y ventilación) y otros sistemas mecánicos. A menudo también incluye el mantenimiento de otros sistemas, como plomería e iluminación. La instalación en sí puede ser un edificio de oficinas, un campus escolar, una base militar, un complejo de apartamentos o similar. Los sistemas de HVAC se pueden utilizar para transportar calor hacia áreas específicas dentro de una instalación o edificio determinado. [46] Las bombas de calor se utilizan para impulsar el calor en una dirección determinada. Las bombas de calor específicas utilizadas varían, incluyendo potencialmente bombas solares térmicas y de fuente terrestre. Otros componentes comunes son intercambiadores de calor de tubo con aletas y ventiladores; sin embargo, estos son limitados y pueden provocar pérdida de calor. [46] Los sistemas de ventilación de HVAC eliminan principalmente partículas transportadas por el aire a través de circulación forzada. [47]