Una planta física , planta mecánica o planta industrial (y cuando se da el contexto, a menudo solo planta ) se refiere a la infraestructura necesaria utilizada en la operación y 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 . Planta industrial no debe confundirse con “planta manufacturera” en el sentido de “una fábrica ”. Se trata de una mirada holística a la arquitectura, el diseño, el equipo y otros sistemas periféricos relacionados con una planta necesarios para operarla o mantenerla.
El diseño y equipamiento de una central nuclear ha permanecido estancado en su mayor parte durante los últimos 30 años. [1] Hay tres tipos de mecanismos de enfriamiento de reactores: reactores de agua ligera , reactores de metal líquido y reactores enfriados por gas de alta temperatura . [2] Si bien, en su mayor parte, el equipo sigue siendo el mismo, ha habido algunas modificaciones mínimas en los reactores existentes para mejorar la seguridad y la eficiencia. [3] También ha habido cambios significativos en el diseño de todos estos reactores. Sin embargo, siguen siendo teóricos y no implementados. [4]
Los equipos de las centrales nucleares se pueden dividir en dos categorías: sistemas primarios y sistemas de equilibrio de la central . [5] Los sistemas primarios son equipos involucrados en la producción y seguridad de la energía nuclear . [6] El reactor tiene específicamente equipos tales como vasijas del reactor que generalmente rodean el núcleo para protección, y el núcleo del reactor que contiene 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 de los cuales tiene 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 una falla 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 para la producción y distribución de energía. [11] Utilizan turbinas , generadores , condensadores , equipos de alimentación de agua, equipos auxiliares, equipos de protección contra incendios, equipos de suministro de energía de emergencia y almacenamiento de combustible usado . [12]
En ingeniería de radiodifusión , 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. , línea de alimentación y sistema de desecación / nitrógeno , torre de transmisión y edificio , iluminación de la torre, generador y aire acondicionado. Estos suelen ser monitoreados por un sistema de transmisión automática , que informa las condiciones mediante telemetría ( enlace transmisor/estudio ). [ cita necesaria ]
Las limitaciones económicas, como los gastos de capital y operativos, llevan a las redes ópticas pasivas como el principal modelo de fibra óptica utilizado para conectar a los usuarios a la planta de fibra óptica. [14] Un centro de oficina central utiliza equipos de transmisión, lo que le permite enviar señales a entre uno y 32 usuarios por línea. [14] La principal columna vertebral de fibra 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 necesidad potencial de expansión futura, determinan qué variante específica de PON se utiliza. [14] Un divisor de fibra óptica es un equipo que se utiliza cuando se deben conectar varios usuarios a la misma red troncal de fibra. [14] EPON es una variante de PON, que puede contener 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, al edificio o al 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 los equipos de transición y se colocan en mástiles o en los techos/laterales 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 un lado a otro. [19] Las antenas direccionales se utilizan para dirigir señales en diferentes direcciones, mientras que las antenas de radiocomunicación con línea de visión, permitir la comunicación entre estaciones base. [19]
Las estaciones base son de tres tipos: subestaciones de macro, micro y picocélulas. [18] Las macrocélulas son la estación base más utilizada y utilizan antenas parabólicas omnidireccionales o de radiocomunicación. Las microcélulas son más especializadas; estos se expanden y brindan cobertura adicional en áreas donde las macrocélulas no pueden. [20] Por lo general, se colocan en las farolas y generalmente no requieren antenas parabólicas de radiocomunicación. Esto se debe a que están interconectados físicamente mediante cables de fibra óptica. [17] Las estaciones celulares Pico son aún más específicas y brindan cobertura adicional solo dentro de un edificio cuando la cobertura es deficiente. Normalmente se colocarán en un tejado o en una pared de cada edificio. [17]
Las plantas desaladoras se encargan de eliminar la sal de las fuentes de agua para que sea utilizable para el consumo humano. [21] La ósmosis inversa , la destilación flash de múltiples etapas y la destilación de múltiples efectos son tres tipos principales de equipos y procesos utilizados que diferencian las plantas desalinizadoras. [21] Las tecnologías térmicas como MSF y MED son las más utilizadas en Medio Oriente, ya que tienen poco 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 cesar mientras bloquean las moléculas que no son aptas para beber. [22] Las plantas de ósmosis inversa suelen utilizar tuberías de entrada, que permiten extraer el agua en su origen. Luego, esta agua se lleva a centros de pretratamiento, donde se eliminan las partículas del agua y se agregan productos químicos 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 residuos 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 regreso a través de un emisario. Se utilizan equipos 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 su consumo. [23] Los sistemas de pretratamiento cuentan con equipos de detección de entrada, como cámaras de carga y cribas . [24] El diseño del equipo de admisión puede variar; Las tomas de mar abierto se colocan en tierra o fuera de la costa. Las tomas costa afuera transfieren agua mediante canales de concreto a cámaras de cribado para transferirlas directamente a los centros de pretratamiento, utilizando bombas de toma donde se agregarán productos químicos. Luego se disuelve y se separa de los sólidos mediante un dispositivo de flotación, para ser bombeado 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 compuestos iónicos en una forma concentrada, dejando agua potable más pura y segura. Esta tecnología tiene un coste de energía más elevado, 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]
Los equipos de destilación térmica se utilizan comúnmente en el Medio Oriente; Al igual que la ósmosis inversa, cuenta con un equipo de captación y pretratamiento de agua, aunque en MSF se le añaden diferentes químicos como antisellantes y anticorrosivos. El equipo de calefacción se utiliza 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 masas de agua que ya son 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 subterráneas normalmente se extrae mediante pozos para ser transportada a una planta. [29] El equipo típico de un pozo incluye tuberías, bombas y refugios. [30] Si esta fuente de agua subterránea está alejada de la planta de tratamiento, entonces comúnmente se utilizan 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 la necesidad de bombas adicionales. Se utiliza equipo de medición de flujo para monitorear el flujo, lo cual es consistente y no ocurren problemas. [33] Las cuencas hidrográficas son áreas donde el agua superficial de cada área fluirá naturalmente y donde generalmente se almacena después de su recolección. [34] Para la escorrentía de aguas pluviales , se utilizan cuerpos de agua naturales, así como sistemas de filtración para almacenar y transferir agua. Los escurrimientos no pluviales utilizan equipos como tanques sépticos para tratar el agua en el sitio o sistemas de alcantarillado donde el agua se recolecta y 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 y puedan dañarla. [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 químicos se miden utilizando un dispositivo electromecánico de alimentación de químicos para garantizar que se mantengan los niveles correctos de químicos en el agua. [37] Los materiales de tuberías resistentes a la corrosión , como PVC , aluminio y acero inoxidable, se utilizan para transferir agua de forma segura debido al aumento de la acidez debido al 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 a utilizar para una masa de agua específica que se está tratando. [39] Los estanques de floculación utilizan la temperatura para condensar partículas peligrosas. [40] Los tanques de fraguado luego se utilizan para realizar la sedimentación , que elimina ciertos sólidos mediante la gravedad para que se acumulen en el fondo del tanque. Se utilizan depósitos 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 de tierra de diatomeas y filtración directa. [41] Luego, el agua se desinfecta y luego se almacena o distribuye para su uso. [42]
Las partes interesadas tienen diferentes responsabilidades en el mantenimiento de los equipos de una planta de tratamiento de agua. [43] En lo que respecta al equipo de distribución al usuario final, son principalmente los propietarios de las plantas los responsables del mantenimiento de este equipo. La función de los ingenieros se centra más en el mantenimiento de los equipos utilizados para tratar el agua. Los reguladores públicos son responsables de monitorear la calidad del suministro de agua y garantizar que sea segura para beber. [44] Estas partes interesadas tienen responsabilidad activa sobre estos procesos y equipos. La responsabilidad principal del fabricante está fuera del sitio y proporciona garantía de calidad del funcionamiento del equipo antes de su uso. [45]
Una planta HVAC suele incluir aire acondicionado (tanto sistemas de calefacción como de 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 similares. Los sistemas 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 e incluyen potencialmente bombas solares térmicas y de fuente terrestre. Otros componentes comunes son los ventiladores y el intercambiador de calor de tubos con aletas; sin embargo, estos son limitados y pueden provocar una pérdida de calor. [46] Los sistemas de ventilación HVAC eliminan principalmente las partículas transportadas por el aire mediante circulación forzada. [47]