Planta física

El diseño y el equipamiento de las centrales nucleares , en su mayor parte, se han mantenido prácticamente sin cambios durante los últimos 30 años. ^{[ 1 ]} Existen tres tipos principales 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 el equipamiento del núcleo se ha mantenido constante, se han implementado algunas modificaciones menores para mejorar la seguridad y la eficiencia. ^{[ 3 ]} Aunque se han propuesto innovaciones de diseño significativas para los tres tipos de reactores, estas siguen siendo en gran medida teóricas y no se han implementado ampliamente. ^{[ 4 ]}

El equipo de una central nuclear se clasifica generalmente en dos categorías principales: sistemas primarios y sistemas auxiliares . ^{[ 5 ]} Los sistemas primarios incluyen el equipo esencial para la producción y la seguridad de la energía nuclear . ^{[ 6 ]} Los componentes clave incluyen el recipiente del reactor , que normalmente rodea el núcleo para proporcionar protección, y el núcleo del reactor en sí, que contiene las barras de combustible . Los sistemas de refrigeración se componen de circuitos de refrigeración líquida y refrigerante circulante , generalmente dispuestos como sistemas separados con al menos una bomba por circuito. ^{[ 7 ]} Los componentes adicionales incluyen generadores de vapor y presurizadores , que ayudan a regular la presión de la planta según sea necesario. ^{[ 8 ]} Los sistemas de contención se refieren a las estructuras físicas diseñadas para proteger el entorno externo en caso de mal funcionamiento del reactor. ^{[ 9 ]} Los sistemas de refrigeración de emergencia del núcleo y los sistemas de protección del reactor también forman parte de los sistemas primarios. ^{[ 10 ]}

Los sistemas de equilibrio de planta se refieren a los equipos comúnmente utilizados en diversos tipos de centrales eléctricas para la generación y distribución de energía. ^{[ 11 ]} Estos incluyen turbinas , generadores , condensadores , sistemas de agua de alimentación, sistemas auxiliares, sistemas de protección contra incendios, sistemas de suministro de energía de emergencia e instalaciones de almacenamiento de combustible usado . ^{[ 12 ]}

Los factores económicos, como los gastos de capital y operativos, han llevado al uso generalizado de las Redes Ópticas Pasivas (PON) como modelo principal para conectar a los usuarios a la planta de fibra óptica. ^{[ 14 ]} Un hub de oficina central emplea equipos de transmisión que permiten la distribución de señales a entre uno y 32 usuarios por línea. ^{[ 14 ]} El troncal de fibra principal en una red PON se conoce como terminal de línea óptica . ^{[ 15 ]} Las consideraciones operativas, como los requisitos de mantenimiento, la eficiencia de compartición de equipos, las capacidades de compartición de fibra y la posible expansión futura, determinan qué variante específica de PON se implementa. ^{[ 14 ]}

Un divisor de fibra óptica se utiliza para conectar a varios usuarios a la misma red troncal de fibra. ^{[ 14 ]} Una variante, la Red Óptica Pasiva Ethernet (EPON), puede admitir hasta 704 conexiones por línea. ^{[ 15 ]} Las redes de fibra basadas en una red troncal PON ofrecen varias configuraciones para la conectividad de última milla, incluyendo fibra hasta la acera (FTTC), fibra hasta el edificio (FTTB) y fibra hasta el hogar (FTTH). ^{[ 16 ]} Estos sistemas utilizan diferentes longitudes de onda para transmitir y recibir datos simultáneamente sin interferencias. ^{[ 15 ]}

Las estaciones base son un componente crítico de la infraestructura de telecomunicaciones móviles, ya que conectan a los usuarios finales con la red principal. ^{[ 17 ]} Estas estaciones albergan equipos de transmisión protegidos por barreras físicas y suelen estar montadas en mástiles, tejados o fachadas de edificios. La ubicación de una estación base está determinada por los requisitos locales de cobertura de radiofrecuencia (RF). ^{[ 18 ]} Se utilizan diversos tipos de antenas —montadas en edificios o en entornos naturales— para transmitir y recibir señales. ^{[ 19 ]} Las antenas direccionales concentran las señales en direcciones específicas, mientras que las antenas de radiocomunicación de línea de visión facilitan la comunicación entre estaciones base. ^{[ 19 ]}

Las estaciones base se clasifican generalmente en tres categorías: macroceldas, microceldas y picoceldas. ^{[ 18 ]} Las macroceldas son las más comunes y suelen utilizar antenas omnidireccionales o antenas parabólicas de radiocomunicación. Las microceldas están diseñadas para complementar la cobertura en áreas que no están adecuadamente cubiertas por las macroceldas. ^{[ 20 ]} Estas suelen montarse en farolas y normalmente no requieren antenas parabólicas de radiocomunicación, ya que se interconectan mediante cables de fibra óptica. ^{[ 17 ]} Las picoceldas proporcionan cobertura interior específica en lugares donde la intensidad de la señal es insuficiente. Estas suelen instalarse en paredes interiores o azoteas dentro de los edificios. ^{[ 17 ]}

Las plantas de ósmosis inversa (OI) utilizan polímeros de membrana semipermeables que permiten el paso de las moléculas de agua, bloqueando las sales y otras impurezas. ^{[ 22 ]} Estos sistemas suelen emplear tuberías de captación para extraer el agua de la fuente, la cual se dirige a los centros de pretratamiento. El pretratamiento consiste en la eliminación de partículas en suspensión y la adición de productos químicos para prevenir la incrustación y la obstrucción.

Se utilizan bombas de alta presión (AR) y bombas de refuerzo para mantener la presión requerida en todo el sistema, facilitando el movimiento del agua a través de los módulos de ósmosis inversa. Según las especificaciones del sistema, las membranas de ósmosis inversa pueden eliminar entre el 98 % y el 99,5 % del contenido de sal del agua. Los subproductos residuales del pretratamiento y de los procesos de ósmosis inversa se transfieren a unidades de recuperación de energía, y los residuos restantes se descargan a través de tuberías de desagüe. Los sistemas de control supervisan continuamente las operaciones para garantizar un rendimiento óptimo. ^{[ 23 ]}

Los sistemas de pretratamiento también incluyen equipos de cribado de entrada, como embalses y rejillas . ^{[ 24 ]} Los diseños de las tomas varían; las tomas en mar abierto pueden estar ubicadas en tierra o en alta mar. Las tomas en alta mar suelen transferir el agua a través de canales de hormigón a cámaras de cribado, que luego la envían a las instalaciones de pretratamiento. Se añaden productos químicos y se separan los sólidos mediante equipos de flotación antes de que el agua se filtre a través de la membrana semipermeable. ^{[ 25 ]}

La electrodiálisis es una alternativa a la ósmosis inversa que se utiliza en aplicaciones industriales desde la década de 1960. ^{[ 26 ]} Emplea cátodos y ánodos en múltiples etapas para separar compuestos iónicos , concentrando las sales y dejando agua purificada. Debido a su consumo energético relativamente alto, la electrodiálisis se utiliza principalmente para el tratamiento de agua salobre , que contiene concentraciones de sal más bajas que el agua de mar . ^{[ 27 ]}

La destilación por evaporación instantánea multietapa (MSF) es un proceso de desalinización térmica comúnmente utilizado en Oriente Medio. Al igual que los sistemas de ósmosis inversa (RO), las plantas MSF incluyen sistemas de captación y pretratamiento de agua. Sin embargo, la MSF utiliza aditivos químicos diferentes, como antiincrustantes y anticorrosivos. El proceso consiste en calentar el agua en múltiples etapas y niveles de presión hasta que llega a un calentador de salmuera, que genera vapor en condiciones controladas. Este vapor provoca una ebullición rápida (vaporización instantánea) en etapas sucesivas, separando así el agua dulce de la solución salina. ^{[ 28 ]}

Las responsabilidades de operación y mantenimiento de los equipos de las plantas de tratamiento de agua se comparten entre múltiples partes interesadas. ^{[ 43 ]} Los propietarios de las plantas son generalmente responsables del mantenimiento de la infraestructura de distribución que abastece a los usuarios finales. Los ingenieros supervisan la operación y el mantenimiento de los equipos de tratamiento dentro de la instalación. Los organismos reguladores públicos tienen la tarea de monitorear la calidad del agua y garantizar que cumpla con los estándares de seguridad para el consumo humano. ^{[ 44 ]} Los fabricantes, si bien no participan en las operaciones en el sitio, son responsables del aseguramiento de la calidad de los equipos antes de su despliegue. ^{[ 45 ]}