lunes, 16 de agosto de 2010

Reactor nuclear de 912 MW Tomari-3

La central nuclear de Tomari es la única planta de energía nuclear de Hokkaido, (Japón). Se encuentra en la ciudad de Tomari en el Distrito de Furuu y está gestionada por la compañía Hokkaido Electric Power Company. Los tres reactores que forman la central fueron diseñados por Mitsubishi.

El reactor Tomari-1, de 579 MW de potencia, se puso en marcha en junio de 1989, el Tomari-2, de la misma potencia que el anterior, en abril de 1991 y el Tomari-3, de 912 MW, en marzo de 2009. El Tomari-3 se estima que ha costado un total de 2.500 millones de dólares. Los tres reactores son del tipo PWR.

En el gráfico anterior se puede ver la evolución en la fabricación de reactores nucleares Por parte de la Mitsubishi Heavy Industries Ltd. El reactor Tomari-3 corresponde a la 4ª generación y utiliza combustible MOX.

Conjunto de reactor, generadores de vapor, bombas de circulación, presionador y tuberías del circuito.

La vasija del reactor guarda el combustible dentro de la estructura que forma el núcleo. Este recipiente contiene el refrigerante del reactor, soportando las altas temperaturas y presiones durante el funcionamiento normal y bajo sobrecargas, resistiendo también a los neutrones rápidos.

Barra de combustible nuclear MOX. Esta formado por plutonio, extraído de combustible gastado, mezclado con uranio.

El generador de vapor es un intercambiador de calor formado por tubos en U verticales que transfiere la energía térmica generada en la vasija del reactor al agua que se convertirá en vapor, moviendo después la turbina. El generador de vapor se encuentra más alto que las toberas de entrada y de salida de la vasija del reactor, para permitir la eliminación del calor producido por el uranio por circulación natural del agua, después de la parada del reactor.

Un generador de vapor típico es de aproximadamente 21 metros de alto, de hasta 5 metros de diámetro y pesa alrededor de 330 toneladas. Un generador de vapor típico alberga alrededor de 3.400 tubos de transferencia de calor en forma de U invertida, de 20 mm de diámetro exterior y 20 metros de longitud.

Bomba del circuito primario de refrigeración del reactor modelo 100 A.

La bomba de refrigerante del reactor lo hace circular con un caudal constante, para eliminar el calor del núcleo del reactor.

El presionador mantiene la presión constante en el sistema de enfriamiento del reactor, mediante un calentador eléctrico, una válvula del rociador de agua y una válvula de seguridad. Las tuberías del circuito de refrigeración del reactor interconexionan la vasija del reactor, el generador de vapor y la bomba del refrigerante en una configuración de bucle cerrado.

La fabricación de los elementos del reactor se ha hecho con un grado de precisión de centésima de milímetro.

Reactor nuclear Babcock & Wilcox de 125 megavatios

Babcock & Wilcox ha puesto en marcha un reactor nuclear de 125 megavatios, que se pretende que se pueda construir más rápido y más barato que los grandes reactores.

El reactor modular es de aproximadamente una décima parte del tamaño de los reactores nucleares tradicionales. Varios de estos reactores se pueden utilizar para conseguir la misma potencia que la de una central convencional.

Estos reactores más pequeños pueden ser construidos en las fábricas de EE.UU. y luego se enviarán a donde sean necesarios. De esta forma se supera la dificultad que representa el traslado de la vasija de un gran reactor nuclear desde las fábricas japonesas.

Babcock & Wilcox comunica que el nuevo reactor, que utiliza la tecnología existente, también tendrá un coste de menos de 5.000 dólares por megavatio de potencia instalada.

Se espera la certificación del reactor por parte de la administración norteamericana para el año 2011, con el objetivo de construir la primera planta en 2018.

Simulador de sala de control de central nuclear

El Nuclear Power Plant Simulator es un juego de ordenador que nos permite aprender cómo funciona la energía atómica y que es lo que ocurre en la sala de control de una central. Este simulador lo distribuye ae4rv a un precio de 9,95 $.

Se trata de realizar el control de una pequeña planta de energía nuclear comercial. El objetivo es producir tanta electricidad como se pueda sin provocar averías o el colapso de la central. Para ello se ha de encontrar un equilibrio, manteniendo la central a la mayor potencia de producción posible. Son muchas las cosas que pueden funcionar mal si no se es cuidadoso. Se ha de tratar de encontrar el equilibrio entre la máxima producción de energía y la operación segura de la central.

El juego viene con instrucciones y con un diagrama animado de la planta nuclear. Existen numerosos indicadores y luces de advertencia. Se pueden ajustar las barras de control para controlar el calor producido en el reactor, el caudal de refrigerante en el circuito primario, para llevar el calor al intercambiador de calor, la cantidad de vapor del circuito secundario para llevarlo a la turbina y el flujo hacia la torre de enfriamiento. También hay un suministro de líquido de refrigeración de emergencia si se necesita.

viernes, 13 de agosto de 2010

Robot controlado desde internet (VII)

A continuación se muestra un esquema de bloques de la parte electrónica del robot de Guillem Cuberes.

Sobre la placa entrenadora se encuentra colocado el servidor web EZWeb Lynx. Como que el robot dispone de una cámara web con conexión de red, se necesita de un switch que permita conectar entre si los tres elementos: servidor web, cámara de video y punto de acceso inalámbrico, que nos facilita la conexión con el robot desde cualquier punto de internet, para controlar sus movimientos y ver lo que se encuentra en su cercanía.

La placa entrenadora controla entradas y salidas.

La única entrada utilizada es la de una pequeña placa fotovoltáica, que se utiliza como sensor de luz que permite el encendido automático de los LEDs de iluminación.

Para el control de los dos motores del robot se utilizan cuatro salidas digitales, dos para cada motor. Los LEDs también se ponen en marcha gracias a otra salida de la placa entrenadora.

Para poder accionar los motores con 6 voltios se utiliza un driver de motores L298 y una placa de relés con entrada optoacoplada, lo que permite separar eléctricamente la salida de la placa entrenadora del resto del circuito, impidiendo de esta manera cualquier problema que pudiera causar una avería en la placa entrenadora.

La fuente principal de electricidad del robot es una batería de 12 voltios, pero como los diferentes elementos utilizan voltajes de alimentación diferentes se necesitan distintas fuentes de alimentación para proporcionarlos.

miércoles, 11 de agosto de 2010

Simulación y simuladores

Una simulación es una representación de algún hecho real, ya se trate del comportamiento de un fenómeno natural o un ser vivo, o el funcionamiento de un mecanismo o un sistema artificial complejo. Se trata de una representación dinámica, es decir un modelo de la realidad puesto en funcionamiento. Esta simulación no ha de ser nada material, un jugador de ajedrez simula el juego de su adversario (Todo ello en su cabeza), para intentar preveer su próxima jugada y contraatacar con ventaja.

Los autómatas

Algunas simulaciones tenían y tienen un fin lúdico, como los autómatas construidos por el griego Herón de Alejandría a principios de nuestra era.

Los autómatas son ingenios mecánicos que realizan alguna función de manera autónoma. Por ejemplo, un reloj es un autómata, que sirve para medir el paso del tiempo. Los autómatas pueden desempeñar tareas simples y repetitivas, o bien tareas más complejas, admitiendo también algunos realimentación (con lo cual podrían cambiar su comportamiento).

El autómata más antiguo que se conserva es el Gallo de Estrasburgo, construido en 1352, cuando se encontraba en el reloj de la catedral de esa ciudad movía el pico y las alas para señalar el paso de las horas. Los autómatas más impresionantes datan de los siglos XVII y XVIII. En algunos museos se contemplan actualmente los pocos ejemplos en perfecto estado que han sobrevivido. Pre-robots como el de Pierre Jaquet-Drotz, con su Pierrot el escribano un muñeco que, sentado a la mesa, redactaba una carta interminable. Se hicieron figuras de animales, como pavos reales o caballos, capaces de caminar y “comer.” Sin duda el más admirado de los autómatas de esa época fue el pato mecánico de Jacques de Vaucanson.

Pato de Vaucanson.

El pato de Vaucanson era un autómata hecho en cobre que representaba un pato capaz de comer, beber, defecar y mover sus alas.

Qwerk

Qwerk es una placa controladora de entradas y salidas basada en un ordenador embebido, especialmente diseñada para el control de robots y otros equipos similares. Permite controlar 4 motores y 16 servos.
Esta placa ha sido desarrollada por Google, Intel, Microsoft y la Carnegie Mellon University.

Qwerk dispone de un procesador RISC a 200 MHz con núcleo ARM9, un FPGA (field-programmable gate array) Xilinx Spartan 3E que se encarga de las entradas/salidas de la placa, una memoria de 32 MB de SDRAM y 8MB de flash (no volátil).

Robot montado sobre una placa Qwerk.

Como sistema operativo se puede optar entre Linux y Windows CE y es capaz de alojar aplicaciones sofisticadas que requieran programación de alto nivel, multitarea, conectividad a redes e internet.

A continuación se pueden ver sus características:
- 4 controladores para motores de hasta 2 amperios de consumo, incluyendo sensores de posición y encoders.
- 16 controladores para servos, de los utilizados en aeromodelismo.
- 16 entradas/salidas digitales programables.
- 8 entradas analogicas de 12 bits.
- 2 puertos RS-232
- Puerto USB, para conectar dispositivos.
- Puerto Ethernet 10/100.
- Posibilidad de reproducir audio MP3 y wav.
- Puertos I2C.
- La fuente de alimentación conmutada proporciona 4 amperios, con una entrada de entre 7 y 30 voltios.