Sistema presurizado con un dispositivo de seguridad para la protección contra sobrepresiones.

Sistema presurizado con un recipiente de presión (4) y con un dispositivo de seguridad (2) para la proteccióncontra sobrepresiones,

en el que

- el dispositivo de seguridad (2) comprende una grifería de seguridad (6) y un dispositivo de control (40,5 72),

- el dispositivo de control (40, 72) está unido, en cuanto a los impulsos, a través de un conducto de toma depresión (42, 74) con el sistema presurizado y trabaja según el principio de reposo,

- la grifería de seguridad (6) está dispuesta en un conducto de presión (8) conectado al recipiente depresión (4),

- el espacio interior del conducto de presión (8) constituye un canal de circulación (10), a través del cualpuede salir, en caso de descarga, el medio de circulación (M) existente en el recipiente de presión (4),reduciendo la presión,

- la grifería de seguridad (6) presenta dos válvulas de seguridad (12, 48) dispuestas una detrás de otra enel canal de circulación (10), y

- cada una de las válvulas de seguridad (12, 48) está conectada, en cuanto al control, con el dispositivo decontrol (40, 72) a través de un conducto de control (38, 70),

caracterizado porque

la válvula de seguridad (12) situada corriente arriba presenta un cono de válvula (16) unido con el émbolo deválvula (28) y está dispuesta verticalmente dentro de la grifería de seguridad (6) de tal forma que el cono deválvula (16) se encuentra por debajo del émbolo de válvula (28), y la válvula de seguridad (48) situada corrienteabajo presenta un cono de válvula (56) unido con el émbolo de válvula (52), y está dispuesto cabeza abajo dentrode la grifería de seguridad (6), de tal forma que el cono de válvula (56) se encuentra por encima del émbolo deválvula (52).

Sistema presurizado con un dispositivo de seguridad para la protección contra sobrepresiones La invención se refiere a un sistema presurizado, especialmente a un recipiente de presión de una instalación nuclear, con un dispositivo de seguridad para la protección contra sobrepresiones según el preámbulo de la reivindicación 1.

Un sistema de este tipo se conoce por ejemplo por el documento US4620566A que presenta las características del preámbulo de la reivindicación 1.

En todos los ámbitos de la técnica en los que se encuentran bajo presión recipientes o conductos, se usan las llamadas griferías de seguridad o de presión, especialmente para la descarga de presión o el control de presión. Una descarga de presión o un control de presión pueden realizarse tanto durante el servicio normal como para la protección de una instalación con componentes bajo presión. Especialmente los recipientes de presión tienen que protegerse frecuentemente contra la sobrepresión según las reglas técnicas vigentes. Mediante una descarga de presión suficiente y efectuada a tiempo se impiden de forma consecuente de antemano los estados de funcionamiento potencialmente críticos en el rango de sobrepresión, y además mejora la realización de medidas de seguridad flexibles. Esto es relevante especialmente en una central nuclear con un sistema primario bajo presión que presente componentes que han de ser protegidos, por ejemplo el núcleo del reactor.

En el ámbito de las centrales nucleares, especialmente las instalaciones de reactor de agua a presión están equipadas en el lado primario con este tipo de griferías de seguridad. Éstas comprenden habitualmente una o varias válvulas de seguridad que durante la operación normal están cerradas y que abren al sobrepasarse una presión crítica en el recipiente de presión, a fin de evitar que la presión pueda seguir aumentando a un nivel peligroso y reducir a una medida no crítica, deseada, la presión interna en el sistema que ha de ser protegido. Por ejemplo, puede estar prevista una descarga de presión de un recipiente de presión de reactor nuclear en caso de un valor de presión de disparo de aprox. 175 bares, y una vez realizada la descarga de presión a un valor de por ejemplo 150 bares, la válvula de seguridad correspondiente generalmente debería volver a cerrarse automáticamente, a fin de evitar una fuga permanente en el circuito primario y un posible paso de actividad resultante al volumen de confinamiento de la instalación del reactor.

Para cumplir los requisitos de seguridad especialmente altos precisamente en el ámbito de las instalaciones de centrales nucleares y los estándares de fiabilidad prescritos por las autoridades, la protección contra sobrepresiones de los sistemas presurizados se realiza habitualmente mediante las válvulas de seguridad accionadas por un medio propio, que trabajan o bien según el principio de carga o bien según el principio de descarga. Esto quiere decir que la fuerza de accionamiento o de sujeción necesaria para el proceso de accionamiento o de sujeción procede de la presión del mismo sistema que ha de ser protegido, que actúa sobre el émbolo de válvula. Para una precisión de ajuste especialmente elevada de los valores umbrales correspondientes (presión de apertura y de cierre) , especialmente para la protección contra sobrepresiones del circuito primario, las válvulas de seguridad accionadas por un medio propio, que también se denominan válvulas de seguridad del presurizador, generalmente son controladas por dispositivos de control o válvulas de control separados. Existen en principio en dos variantes diferentes, a saber, para válvulas de seguridad que trabajan según el principio de carga

o de descarga.

Según el principio de trabajo de las válvulas de seguridad, la tarea de las válvulas de seguridad consiste en cargar

o descargar de presión su cámara de presión. Para su funcionamiento, se exige una estanqueidad extrema de sus asientos que habitualmente se consigue mediante cargas adicionales magnéticas externas. Las cargas adicionales de este tipo son necesarias especialmente en el caso de válvulas de control cargadas por resortes, del tipo de construcción convencional, basadas en el principio de funcionamiento del cono de impulsos entrante para mejorar la estanqueidad del asiento, porque en éstas, debido al tipo de construcción, a medida a aumenta la presión del sistema disminuye la compresión superficial en el asiento. Alternativamente, también se conocen válvulas de control accionadas por motor para válvulas de seguridad del presurizador.

Todas las griferías de seguridad conocidas hasta ahora, en las que las válvulas de seguridad del presurizador son accionadas por válvulas de control cargadas por resortes, tienen en común una probabilidad de fallo finita muy pequeña, pero diferente a cero, en caso de requerimiento. Para garantizar no obstante bajo cualquier circunstancia posible, especialmente en el circuito de refrigeración primario de una central nuclear, una descarga de presión fiable y efectiva en caso de alcanzar o sobrepasar una presión crítica del sistema, habitualmente se realiza una configuración / disposición de redundancia múltiple de los sistemas de protección contra sobrepresiones, especialmente mediante un acoplamiento conectado en paralelo de varias griferías de seguridad o válvulas de seguridad del tipo mencionado al sistema presurizado o al recipiente de presión. Si las griferías de seguridad trabajan de forma independiente entre ellas, lo que se puede conseguir mediante la aplicación o la realización técnica de principios de configuración y de construcción correspondientes, conocidos por el experto, en caso de requerimiento queda garantizado que, con una probabilidad cercana a la seguridad, queda garantizado que abra al menos un número parcial del total de las válvulas de seguridad existentes, conectadas en paralelo, y por tanto, que se inicie una reducción eficaz de la presión.

En cambio, resulta más difícil dominar el problema de la probabilidad finita del fallo de cierre de una válvula de seguridad del presurizador. Es que como ya se mencionado al principio, en el caso improbable, pero no imposible, de que una válvula de seguridad siga abierta una vez realizada la reducción de la presión al valor deseado, se produce una pequeña fuga en el sistema presurizado, por ejemplo en el circuito primario de un reactor de agua a presión. Aunque una fuga de este tipo es dominada en la actualidad por el sistema de seguridad habitual de una central nuclear, a causa de la fuga de agua al confinamiento del reactor hay que contar con una parada larga y reparaciones amplias y relativamente costosas.

Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de proporcionar un sistema presurizado con un dispositivo de seguridad del tipo mencionado al principio, en el que la grifería de seguridad abra con alta fiabilidad y vuelva a cerrar de forma especialmente fiable una vez realizada la descarga de presión.

Según la invención, este objetivo se consigue mediante las características de la reivindicación 1.

En ocasiones, en lo sucesivo, el dispositivo de seguridad correspondiente se denominará simplemente "válvula de control", sin excluir sin embargo que según la forma de realización específica también puede tratarse de un dispositivo relativamente complejo mecánicamente, con una pluralidad de componentes móviles que se encuentran en unión activa y espacios de circulación.

La invención parte de la idea de que, según las experiencias de operación actuales y los resultados de exámenes teóricos y prácticos, la probabilidad de un fallo de cierre de una válvula de seguridad controlada del tipo de construcción usual y acreditado actualmente con un valor de típicamente 10-2/ requerimiento, generalmente es sustancialmente superior a la probabilidad de un fallo de funcionamiento durante el proceso de apertura que típicamente tiene un valor de 10-4/ requerimiento. Por consideraciones teóricas resulta además que en el caso de la conexión en serie de dos de estas válvulas de seguridad en un canal de circulación, la probabilidad total de que, en caso de requerimiento, el canal no se libere de la manera prevista para la descarga de presión, se compone aproximadamente por adición de las distintas probabilidades de apertura, incrementándose a un valor de tan sólo escasamente 2 x 10-4/ requerimiento, mientras que se multiplican las probabilidades de un fallo de cierre, resultando en el presente caso por tanto una probabilidad total de fallo de aproximadamente (10-2) 2/ requerimiento = 10-4/ requerimiento. Por lo tanto, mientras por la disposición de las dos válvulas de seguridad una detrás de otra, preferentemente en una... [Seguir leyendo]

1. Sistema presurizado con un recipiente de presión (4) y con un dispositivo de seguridad (2) para la protección contra sobrepresiones, en el que ! el dispositivo de seguridad (2) comprende una grifería de seguridad (6) y un dispositivo de control (40, 72) ,

! el dispositivo de control (40, 72) está unido, en cuanto a los impulsos, a través de un conducto de toma de presión (42, 74) con el sistema presurizado y trabaja según el principio de reposo,

! la grifería de seguridad (6) está dispuesta en un conducto de presión (8) conectado al recipiente de presión (4) ,

! el espacio interior del conducto de presión (8) constituye un canal de circulación (10) , a través del cual puede salir, en caso de descarga, el medio de circulación (M) existente en el recipiente de presión (4) , reduciendo la presión,

! la grifería de seguridad (6) presenta dos válvulas de seguridad (12, 48) dispuestas una detrás de otra en el canal de circulación (10) , y

! cada una de las válvulas de seguridad (12, 48) está conectada, en cuanto al control, con el dispositivo de control (40, 72) a través de un conducto de control (38, 70) ,

caracterizado porque la válvula de seguridad (12) situada corriente arriba presenta un cono de válvula (16) unido con el émbolo de válvula (28) y está dispuesta verticalmente dentro de la grifería de seguridad (6) de tal forma que el cono de válvula (16) se encuentra por debajo del émbolo de válvula (28) , y la válvula de seguridad (48) situada corriente abajo presenta un cono de válvula (56) unido con el émbolo de válvula (52) , y está dispuesto cabeza abajo dentro de la grifería de seguridad (6) , de tal forma que el cono de válvula (56) se encuentra por encima del émbolo de válvula (52) .

2. Sistema presurizado según la reivindicación 1, en el que la presión de apertura de la válvula de seguridad (12) dispuesta en el canal de circulación (10) corriente arriba está ajustada más alta que la presión de apertura de la válvula de seguridad (48) dispuesta más corriente abajo.

3. Sistema presurizado según la reivindicación 1 ó 2, en el que la presión de cierre de la válvula de seguridad (12) dispuesta en el canal de circulación (10) corriente arriba está ajustada más alta que la presión de cierre de la válvula de seguridad (48) dispuesta más corriente abajo.

4. Sistema presurizado según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la válvula de seguridad (12) situada corriente arriba trabaja según el principio de descarga.

5. Sistema presurizado según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la válvula de seguridad (48) situada corriente abajo trabaja según el principio de carga.

6. Sistema presurizado según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que las dos válvulas de seguridad (12, 48) están alojadas de forma directamente contigua una a otra dentro de una carcasa de grifería (82) común.

7. Sistema presurizado según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el dispositivo de control (40, 72) correspondiente comprende un convertidor de vía de presión, en el que una diferencia de presión entre una cámara de presión y otra cámara separada de ésta puede convertirse en un movimiento de un cuerpo de ajuste, pudiendo activarse con el cuerpo de ajuste una pieza de control para controlar la válvula de seguridad (12, 48) asignada al dispositivo de control (40, 72) .

8. Sistema presurizado según la reivindicación 7, en el que la cámara de presión del dispositivo de control (40, 72) está conectado al sistema presurizado a través de uno de los conductos de toma de presión (42, 74) , y la otra cámara está conectada a un recipiente de descarga a través de un conducto de drenaje (44, 86) .