ensayos de pretensado

8/2/2019 ensayos de pretensado

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Introduccin 1

Autor : Marc Codinach Fit

Captulo 1

INTRODUCCIN

1.1. INTRODUCCIN

El empleo del pretensado en cajones y/o edificios de contencin de centrales nucleares se remontaa principios de la dcada de los aos 60. La funcin del sistema de pretensado de una centralnuclear va ms all de la pura funcin estructural; este debe asegurar que el edificio de contencinpueda contrarrestar la presin interior que se producira en el caso de un accidente en el reactornuclear y a su vez proteger el sistema de agresiones exteriores.

Esta asociacin del pretensado a la integridad estructural y a la seguridad del medio exterior obligaa llevar un control del mismo a lo largo de la vida til de la estructura. Las caractersticas ymetodologas de este control se recogen en un Programa de Vigilancia especfico para cada central

si bien estos siguen las directrices marcadas por organismos nacionales e internacionales.

En lo que hace referencia al pretensado, los Programas de Vigilancia vienen influenciados por latecnologa utilizada: tendones adherentes y tendones no adherentes. Estas son las solucionesadoptadas de forma mayoritaria, respectivamente por Francia y E.E.U.U., pases a la cabeza y conamplia experiencia en esta tecnologa.

En Espaa existen actualmente 3 edificios de contencin en funcionamiento que han sido realizadosen hormign pretensado, los dos grupos de la C.N. de Asc y el Grupo II de la C.N. de Vandells.Las caractersticas de los sistemas empleados son diferentes, por lo que, por un lado se dispone deexperiencia variada, pero por el otro esta situacin no ha favorecido a la obtencin de rendimientoen la citada experiencia.


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2 Captulo 1

El pretensado y su vigilancia en las centrales nucleares espaolas: Descripcin y anlisis histrico de los resultados

Por otra parte, los programas de vigilancia de estas centrales responden a una filosofa comn. Estaes la expresada por la Gua Regulatoria 1.35 [5] de la Nuclear Regulatory Commission deE.E.U.U., ya que en todas ellas la solucin adoptada es con tendones no adherentes. Ahora bien, elsistema utilizado en Espaa difiere en algunos puntos importantes del sistema americano y estotampoco ha ayudado a la eficacia de la aplicacin de la Normativa.

Una vez llegados a la mitad de la vida til de los 3 edificios de contencin pretensados de Espaase crey necesario hacer un repaso de todas las vigilancias realizadas para ver la evolucin delsistema de pretensado, as como realizar un documento donde se recogiera el estado delconocimiento sobre este tema, donde el pretensado no tiene la funcin habitual que se le da en laingeniera civil.

1.2. OBJETIVO

La presente tesina tiene por objetivo dar a conocer la tecnologa del pretensado en los edificios decontencin de las centrales nucleares. Adems se recogern los datos del ensayo de despegue delas diferentes vigilancias a las que han sido sometidos los 3 edificios de contencin pretensados yse analizar la evolucin de los mismos.

El ensayo de despegue es uno de los que forman parte del Programa de Vigilancia de las centralesnucleares y que escribe una historia de las tensiones en los tendones del edificio de contencin a lolargo de la vida til de la central. Analizando estos datos se puede observar la evolucin del sistemade pretensado y concluir si este est realizando su funcin correctamente.

1.3. METODOLOGA

Para el cumplimiento del objetivo propuesto, la presente tesina se ha articulado en 6 captulos y 2anejos. En el primer captulo, en el que nos encontramos, plantea los antecedentes del tema, defineel objetivo principal del trabaja e indica cmo se desarrolla.

En el captulo 2 se presenta el estado del conocimiento del pretensado en las centrales nucleares ysu vigilancia, situndolo desde un punto de vista histrico hasta la situacin actual. Esta situacin seespecifica para la experiencia en Francia, E.E.U.U. y Espaa, siendo la eleccin de los dos primeroscomo consecuencia de ser los pases en punta de esta tecnologa para centrales nucleares y encierta medida adoptando soluciones contrapuestas.

La experiencia en Espaa se presenta como una adaptacin del modelo americano, peroanunciando ya en este punto las diferencias existentes entre ambos sistemas.

En el captulo 3 se presenta el ensayo de despegue como ensayo del que se van a analizar losdatos en el siguiente captulo. Primero se hace una presentacin del ensayo en s, con su normativay metodologa.

A continuacin se pretende mostrar la dificultad de determinar las tensiones esperadas en cualquierinstante de la vida til de la central, que nos servirn para compararlas con los datos del propioensayo. Para eso se presentan primero las incertidumbres que se introducen durante la etapa declculo de estas tensiones y finalmente las causas de incertidumbre que introducen durante la fase

de realizacin del ensayo, cuantificando las tolerancias en la misma.


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Introduccin 3


Para finalizar este captulo se presentan las bandas de tolerancia utilizadas para el anlisis de losresultados obtenidos del ensayos de despegue y como, segn en qu regin se encuentren estosdatos se tiene que proceder de una forma o de otra mediante una poltica escalonada de decisiones.

En el captulo 4 se presentan todos los datos de los ensayos de despegue realizados en las

diferentes vigilancias realizadas. Primeramente se analizan los resultados de los dos grupos de laC.N. de Asc y se finaliza con los obtenidos de la C.N. de Vandells Grupo II.

En el captulo 5 incluye las principales conclusiones de esta tesina as como las recomendacionesfruto de la misma. Es importante sealar que la tecnologa desarrollada en Espaa sobre estostemas es satisfactoria y creo que le permitira tener una independencia frente a planteamientosforneos ajustados a sus propias circunstancias e intereses.

Finalmente en el captulo 6 se recoge la bibliografa especfica utilizada en la elaboracin de estatesina.


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Estado del conocimiento 5


Captulo 2

ESTADO DEL CONOCIMIENTO

2.1.INTRODUCCINEn la mayora de edificios de contencin de centrales nucleares que actualmente estn construidos,se ha utilizado el pretensado con dos objetivos bsicos; contrarrestar las tensiones de una presininterior que se producira en caso de existir el mximo accidente previsto dentro del mismo, yproteger a su vez, al reactor y a los circuitos primarios frente un impacto exterior, como por ejemploun impacto de avin.

Dentro del hormign pretensado con armaduras postesas, existen dos tipologas: la utilizacin detendones adherentes o la utilizacin de tendones no adherentes. La opcin de una u otra solucinno es slo una eleccin tcnica sino que viene condicionada, por un lado, por el grado de confianza

previo en una u otra solucin, y por otro lado por las caractersticas de las relaciones, en el pas deubicacin de la central, entre la administracin (Autoridades en Seguridad Nuclear) y las empresaspropietarias de las centrales.

Ahora bien, sea de un tipo o del otro, el requisito exigido al pretensado debe estar disponible encualquier momento de la vida til de la central. Este hecho es el que obliga a definir un programa devigilancia para controlar las condiciones del pretensado en el transcurso de dicha vida til. Cabeaadir que este programa de vigilancia viene notablemente influido por la solucin adoptadapreviamente, utilizar tendones adherentes o no adherentes.

En el presente captulo se dar una visin general del estado de la tecnologa del pretensado eneste tipo de instalaciones as como de los programas de vigilancia a los que ste se debe someter.Se tratar de forma particular la existencia de dicha tecnologa en Espaa, al tratarse de nuestro


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6 Captulo 2


pas, y del cual se analizarn los programas de vigilancia llevados a cabo durante los ltimos aosen posteriores captulos del presente documento.

2.2.EL PRETENSADO EN CENTRALES NUCLEARES2.2.1.Evolucin histricaEl incremento de la demanda energtica, combinado con ciertas consideraciones polticas yeconmicas, aceler el desarrollo de las estaciones generadoras de electricidad mediantecombustible nuclear. Las centrales generadoras convencionales daban paso a una nueva tecnologacon la que se conseguan altos rendimientos de generacin. Hoy en da, muchos pases en todo elmundo tienen importantes programas de energa nuclear en funcionamiento. En la figura 2.1 sepuede observar la evolucin de las centrales nucleares mundiales.

Figura 2.1. Evolucin del nmero de Centrales Nucleares con el tiempo

El hormign postesado ha contribuido de manera significativa en la expansin de esta industria en lacual, en los aspectos de ingeniera civil, se demanda el uso de componentes que respondan frente aprecisos y especficos requerimientos de funcionamiento.

Dentro de la instalacin de una central nuclear existe un edificio de vital importancia. El componenteprincipal de una central nuclear es el reactor. ste, sea del tipo que sea, se encuentra ubicadodentro del edificio de contencin. La funcin del edificio de contencin es proteger al reactor deagresiones externas y proteger el exterior de un posible fallo del reactor.

Antes de la utilizacin del hormign en los edificios de contencin en las centrales nucleares, estoseran estructuras metlicas donde se utilizaba el acero como elemento estructural. Estas primerasestructuras contaban con un escudo anti radiacin separado de la estructura metlica. El incrementode tamao de dichas centrales empez a hacer econmicamente inviable la utilizacin de estematerial, abriendo las puertas al hormign como material para la construccin del edificio decontencin. Adems de las ventajas econmicas, la utilizacin del hormign permita disearestructuras de cualquier tamao y forma, utilizando materiales existentes en la zona de ubicacin y,ofreciendo en caso de fallo estructural, un comportamiento dctil, es decir, predecible y observable.


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Los primeros edificios de contencin en centrales nucleares construidos con hormign no utilizabanel pretensado, slo contaban con una armadura pasiva para garantizar una buena respuestaestructural frente a las solicitaciones que ste deba soportar. Con el aumento de las presiones queel edificio de contencin deba hacer frente en caso de accidente, apareci la aplicacin del

pretensado en el diseo de los contenedores. La utilizacin del pretensado aport una serie demejoras de las cuales cabe citar:

- La respuesta estructural que debera dar el edificio frente a un accidente puede serverificada antes de que esta demanda estructural se requiera.

- El comportamiento de la estructura durante su vida til puede ser monitorizada pudiendocorregir su comportamiento antes que la integridad estructural falle.

- Antes de un fallo estructural aparecen fallos puntuales que pueden ser detectadosvisualmente y ante los cuales se puede actuar.

- Con la utilizacin de tendones no adherentes se puede comprobar de manera regular lasituacin del sistema de tesado, realizando un mantenimiento peridico.

- La carga inicial dada al acero es muy parecida a la carga ltima de diseo por lo que, encaso de producirse un accidente, puede ser que la carga transmitida sea inferior y por lotanto no sea crtica para la integridad estructural.

Cuando se empez a emplear el pretensado en los edificios de contencin de las centralesnucleares, se pretensaba parcialmente la estructura. Slo en la direccin vertical se utilizabanarmaduras activas, para la cpula y la direccin horizontal exista solo la armadura pasiva.El inicio del empleo del pretensado total en el proyecto y construccin de centrales nucleares seremonta al entorno de 1960 en los trabajos realizados para los cajones de contencin de losreactores de las centrales nucleares de Wylfa y Oldbeurry, en Gran Bretaa. De esas primerasaplicaciones tenemos, aqu en Espaa, una buena muestra en el cajn de contencin de la CentralNuclear de Vandells Grupo I (1967).

Fue tal la acogida del pretensado en este tipo de instalaciones que en el ao 1982, 27 edificios decontencin pretensados estaban ya en funcionamiento en Europa y Estados Unidos.

A partir de las primeras experiencias, cada vez se le ha pedido al pretensado mayor respuesta,debido al aumento de presiones a las que funcionan las centrales nucleares. Las primerasexperiencias contaban con sistemas de tesado de dimensiones pequeas, capaces de aportarcapacidades ltimas inferiores a 500 toneladas. Hoy en da se cuenta con sistemas de tendonescapaces de soportar hasta 1.200 toneladas y equipos de tesado de altas prestaciones quegarantizan un control total de la operacin de puesta en tensin.

Este desarrollo ha permitido incrementar el espaciado de los tendones y reducir casi a la mitad lacongestin que ocasionaban los tendones, las vainas y los anclajes.


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2.2.2.Objetivo del pretensadoUna vez llegados hasta este punto se ha mostrado la utilizacin del pretensado en edificios decontencin; ahora cabe plantearse la pregunta de cul es el objetivo del pretensado en estasestructuras?

Para responder a esta pregunta es interesante conocer las principales cargas de diseo que seutilizan para la construccin de los edificios de contencin nuclear.

Figura 2.2. Presiones y temperaturas tpicas durante el LOCA(tiempo en segundos)

-

LOCA: Mximo accidente que se puede producir dentro de la planta nuclear. El LOCA (lossof coolant accident) se produce cuando se rompe la tubera de mayor dimetro del sistemade refrigeracin del reactor. Esta ruptura produce un gran aumento de la presin interior deledificio y un incremento de la temperatura dentro del contenedor. Los valores estimadosson de una presin absoluta de 0,5 MPa y una temperatura pico de 150C.

- Acciones ssmicas: Estas pueden variar considerablemente segn la zona de implantacinde la central nuclear. Una fuerza de 0,15g es la que se utiliza usualmente, incluso en zonasdonde la accin ssmica es poco importante o nula.

- Acciones ambientales extremas: El contenedor se disea para soportar impactos de avin,

misiles o la presencia de fuego en el exterior.

- Tensiones bajo condiciones normales: En los contenedores pretensados el hormign debesoportar unos 10 MPa en direccin tangencial y 7 MPa en direccin vertical, y por ello seutilizan hormigones con fuerza suficiente, normalmente de 40 MPa.

Una vez descritas las acciones a las que debe hacer frente el edificio de contencin, se puedeconcluir que el pretensado se plantea con objeto de crear en esta estructura, un estado previo detensiones en el hormign que pueda contrarrestar las tensiones debidas a una presin interior quese produciran en el caso de existir un accidente en el interior de la estructura de contencin,adems de darle suficiente resistencia para asegurar su integridad, con una probabilidad baja (


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el equipamiento interior frente ataques exteriores como el impacto de un avin. Con estos datos, yhaciendo un clculo rpido, podemos decir que el contenedor necesita una fuerza de pretensado deaproximadamente 10 MN/m en direccin horizontal y unos 5 MN/m en la direccin vertical.

Este estado previo de tensiones debe garantizarse en cualquier instante de la vida de diseo de

estas estructuras (en Espaa, 40 aos). Es por ello que se requiere el establecimiento de unprograma de vigilancia, mediante el cual se pueda verificar de forma sistemtica que el pretensadocumple con el objeto propuesto.

2.2.3.Disposicin del pretensadoEl edificio de contencin de una central nuclear consiste usualmente en un cilindro de hormign, deuna altura entre 60 y 80 metros y un dimetro interior de entre 40 y 50 metros, cerrado por la partesuperior por una cpula semi-esfrica. La anchura del muro vara segn la presin que deberaresistir en caso de accidente y va des de 0,85 hasta 1,2 metros.

La disposicin del pretensado en la construccin del edificio de contencin de las centralesnucleares ha ido variando a lo largo de los aos. Esta disposicin depende, entre otros aspectos,del nmero de contrafuertes con el que dotamos el recinto as como del trazado del propio tendn,condicionado a la forma del contenedor.

Los primeros edificios de contencin contaban con 6 contrafuertes. De esta manera los puntos deanclaje de la armadura activa estaban prximos y se reducan los efectos de la friccin. Con laaparicin de productos engrasantes que reducan la friccin de los tendones y aumentaban laeficiencia del pretensado se pudo aumentar la longitud de los tendones, reduciendo el nmero decontrafuertes y optimizando el coste de la instalacin.

En los ltimos aos se han diseado edificios de contencin con 4 contrafuertes como mximo ypatrones de pretensado mucho ms ptimos que los primeros que aparecieron.

A continuacin analizaremos los patrones de pretensado ms utilizados en la actualidad. Estos sepueden ver esquematizados en la figura siguiente:

- Cpula toro-esfrica y muro con 3 contrafuertes

Esta disposicin tiene 3 familias de pretensado, las de la cpula, las verticales delmuro y las horizontales del muro. La familia de la cpula, a su vez, est compuestapor armaduras situadas en 3 direcciones a 120

Figura 2.3. Disposicin del pretensado 1


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- Cpula esfrica y muro con 3 contrafuertes

En esta tipologa tenemos 2 familias de pretensado, el horizontal que adems de

estar en el muro tambin se encuentra en la cpula, y el vertical que cubre el muroy la cpula gracias a su forma de U invertida.



Esta tipologa es igual que la primera que se ha presentado pero con la presenciade un contrafuerte ms que cambia la disposicin de la armadura horizontal,aumentando su longitud.



Esta es la configuracin ms actual y eficiente, con dos familias de pretensado, elhorizontal del muro y el vertical en forma de J invertida que cubre el muro y lacpula.


Actualmente se intenta minimizar el nmero de contrafuertes de la estructura, reducindolo a dos, y

trazados con forma de J invertida. Las ventajas obtenidas con la utilizacin de estos diseos son lareduccin de material, y por lo tanto, una estructura ms econmica, y por otro lado se simplificanlos trazados reduciendo as la interferencia con las penetraciones que tienen que tener este tipo decontenedores.

Una caracterstica importante a tener en cuenta es el gran nmero de penetraciones que existen enlos edificios de contencin de centrales nucleares. Para dar una idea de dicha magnitud en unacentral de 900 MW existen hasta 120 penetraciones, que van de dimetros de 1,3 metros hasta los8 metros.

Este enorme nmero de penetraciones y su tamao es una de las mayores dificultades que se

encuentran durante el diseo de la disposicin del pretensado y su optimizacin. Por esta razn


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muchas veces se dispone la armadura activa en dos capas, reduciendo as la densidad y facilitandolas desviaciones bordeando las penetraciones.

Referente a la cpula, actualmente se prefiere utilizar los tendones verticales procedentes del muroy no utilizar el modelo llamado hexagonal, ya que este requiere un aumento del grueso de la

cpula que no es aconsejable frente a acciones ssmicas.

A continuacin se muestran dos figuras (Figura 2.7) de disposiciones tpicas del pretensado en losmuros y la cpula donde se puede observar la gran cantidad de vainas que se requieren para elpretensado del edificio.

Figura 2.7. Disposicin del pretensado en la cpula y el muro del edificio de contencin de una central nuclear

Como dato adicional, y no como prctica usual, decir que en los pases de la ex URSS utilizan unsistema helicoidal para el pretensado del cilindro. Esta prctica es posible gracias a las pocaspenetraciones del contenedor, ya que muchas de ellas se realizan en la base del cilindro. Los cables

de pretensado de la cpula son independientes de los del cilindro y normalmente situadosortogonalmente. Este sistema tiene la ventaja de no necesitar contrafuertes y el tensionado se hacesolamente desde el nivel de la cpula.

2.2.4.Los tendones del pretensadoNo es propsito de esta tesina describir de manera exhaustiva los tendones de pretensado pero sidar una idea de los materiales y caractersticas exigidas a stos.

El sistema ms comnmente utilizado en nuestro pas y en muchos otros de Europa, es el detendones formados por varios cordones y estos, a su vez, compuestos por un nmero

(frecuentemente unos 7) de cables de acero individuales de alta resistencia. Citar el caso deEstados Unidos que en la mayora de sus centrales utilizan el sistema de alambres, asociado a losanclajes de remaches.

Como ya se ha comentado actualmente se tiende a aumentar la capacidad de los tendones para aspoder descongestionar la estructura de vainas. Mirando un poca hacia atrs podemos ver como seha pasado de los tendones de los aos 70, 12T15 con un lmite de resistencia a la traccin de 3.000kN, hasta los actualmente utilizados 37T15 con un lmite de resistencia a traccin de 10.300 kN.

Este avance en la tecnologa de los tendones no hubiera sido posible si no hubiese ido acompaadapor una mejora en todo el equipo utilizado en el pretensado. La colocacin, la proteccin y losequipos de tesado de los tendones han ido perfeccionndose hasta llegar a un nivel demecanizacin y control muy elevados.


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Como se ha comentado, el problema de la congestin de vainas en este tipo de instalaciones escrtico a la hora de disear el sistema de pretensado. Por esta razn actualmente an se estntestando sistemas de tendones con capacidades superiores a las descritas que permitiran reducir lacantidad de armadura activa en la estructura. Recientemente, en la central de Civaux2 situada en

Francia se han utilizado de manera experimental tendones 55C15 que pueden llegar a dar un lmitede 15.345 kN. [1] , [2].

En la siguiente tabla 2.1 se pueden ver valores tpicos de las caractersticas mecnicas de tendonesy cables de acero individuales.

Tipo de tendn19 T15 37 T15 1637

Seccin del cable 19x139mm2=2641 mm2 37x150 m2=5550mm2 6272 mm2Lmite de resistencia a la traccinltimo por tendn 4789 kN 10323 kN 10349 kN

Tensin ltima 1814 MPa 1860 MPa 1650 MPa

Tensin de trabajo 1625 MPa 1655 MPa 1450 MPaRelajacin despus de 1000 h a0.7 fpt

2.5% 2.5% 4% a 40 aos

Factor de friccinCurvatura: vaina (por radian)

Tubo (por radian)Longitud (por metro)

0.170.16

0.0016

0.180.16

0.0016

0.14

0.001Penetracin de cua 7 mm 8 mmDimetro de las vainas (exterior) 100 mm 140 mm

Tabla 2.1. Valores tpicos del acero para pretensado utilizado en los edificios de contencin

2.2.5.Las operaciones del pretensadoLas operaciones para el pretensado del edificio de contencin de una central nuclear son:

- Ubicacin de las placas de anclaje

El principal problema durante la colocacin de las placas de anclaje es su considerable peso.Utilizando tendones del tipo 19T15 o 37T15 tenemos un peso aproximado de placa de 50 kg.Muchas de ellas llevan incorporados conductos para el sellado y otros accesorios que aumentan supeso y adems, se concentran un nmero importante de placas de anclaje en un espacio reducido.

Por esta razn, actualmente, muchas placas de anclaje se suministran en elementos de hormignprefabricados, con grupos de dos o tres placas en cada elemento.

Dependiendo del patrn de pretensado utilizado se ubicarn las placas en una u otra posicin. Paralas disposiciones que actualmente se estn utilizando, las placas para la armadura horizontal sesitan en los contrafuertes del muro, mientras que para las armaduras verticales y de la cpula, lasplacas pueden ir en la parte inferior o superior del muro.


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Figura 2.8. Detalle de una placa de anclaje y esquema de una posible situacin de estas

- Colocacin de las vainas

Una vez situadas las placas ya se pueden ubicar las vainas que contendrn los tendones. Para lasarmaduras verticales y de cpula se suelen utilizar tubos metlicos. Esta tipologa de vaina es muyaconsejable ya que aporta mucha rigidez y asegura una perfecta estanqueidad durante lasoperaciones de sellado que se ejecutan con presiones elevadas de hasta 2 MPa. Los diferenteselementos se unen mediante elementos plsticos que encogen con el calor y aseguran laestanqueidad.

Las vainas horizontales son vainas semirrgidas con los mismos sistemas de unin entre ellos queen el caso de las vainas verticales. Es aconsejable que en las zonas de penetraciones se utilicentubos metlicos y no vainas semirrgidas.

Las vainas suelen suministrarse en paneles prefabricados, en los cuales ya estn situadas lasvainas verticales y horizontales, adems de otros elementos rigidizadores. La distancia entre dosvainas paralelas usualmente no es inferior a un dimetro, pero puede ser reducida a 50 mm en elcaso de utilizar tubos metlicos rgidos.

Finalizada la ubicacin de las vainas se procede al control de estas, para evitar la existencia detapones y expulsar el agua que pudiera existir en ellas. Para retirar tapones se enfila un elementometlico, mientras que para el agua se puede inyectar aire a presin o insertar un trapo detrs delelemento metlico para comprobar tapones que seque el interior de la vaina. La experiencia con lainyeccin de aire ha demostrado que, al existir corrugas en el interior de la vaina, puede quedar

cierta cantidad de agua dentro de la misma, haciendo preferible la opcin de utilizar un trapo u otroelemento secando detrs del elemento para comprobar la existencia de tapones.

- Colocacin de los tendones

Una vez comprobadas las vainas es hora de introducir los tendones en ellas. La manera mseficiente de introducir los tendones dentro de las vainas es introduciendo cordn por cordn, ysegn el nmero de cordones que se tenga cordn por cordn pero en grupos de cordones. Estoscordones son engrasados para reducir la friccin durante su colocacin.

El mtodo de introduccin cordn por cordn, an siendo el ms eficiente, conlleva un aumento de

la probabilidad de imbricaciones en el trazado, y en consecuencia, aumenta las dispersiones quepueden producirse en la determinacin de los alargamientos, valor del mdulo de elasticidad


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representativo del tendn, etc Asimismo aumenta el riesgo de roturas de alambres y/o cordonestanto en la puesta en tensin como en las operaciones de despegue durante las vigilancias.

Para reducir estos problemas es conveniente reducir las imbricaciones, y una solucin efectiva esutilizar el sistema ya citado de introducir los cordones en grupos. En la Central Nuclear de Vandells

Grupo II, se utiliz este sistema, introduciendo grupos de 6 cordones y los resultados obtenidos enla medicin de los alargamientos muestran la gran eficiencia de esta tcnica. [3]

Para los tendones horizontales se pueden introducir los cordones por cualquier de los dos extremosde stos. Para los verticales se procede desde la parte superior del muro, y para los tendones enforma de J invertida se insertan los cordones por el final del trazado situado en la cpula.

El estado de los tendones es un elemento crtico a la hora de asegurar un buen funcionamiento delpretensado durante la vida til de la estructura, es por esta razn que la proteccin de stos hasta elmomento en el que se inyecta el producto protector es muy importante. Es por esta razn que lautilizacin de tendones constituidos por alambres no es la solucin ms ptima ya que este tipo de

tendones requieren un montaje conjunto de todo el tendn, y por consiguiente largos perodos detiempo de exposicin de las armaduras. El sistema de cordones permite un montaje individualizadode cada armadura y de esta manera el tiempo de exposicin de sta se reduce considerablemente.

- Operaciones de tesado

A continuacin viene la operacin ms delicada del proceso, el tesado de los tendones. Sin un buenestudio esta operacin podra causar el colapso de la estructura ya que se est trabajando contendones de altas capacidades y por lo tanto los equipos utilizados son capaces de transmitirgrandes fuerzas a la estructura.

Para esta operacin existen diferentes patrones, combinando el tesado de las armaduras verticales,horizontales y de cpula, minimizando los riesgos de ocasionar un estado de tensiones que laestructura no sea capaz de soportar.

Para el tesado de la armadura vertical se utiliza un solo gato en su parte superior, mientras que paralas armaduras horizontales y de cpula se utilizan dos gatos, uno ubicado en cada extremo detesado, minimizando as la dispersin de tensin de un extremo a otro.

Durante esta operacin, la tensin del tendn se monitoriza mediante la presin del gato y delalargamiento del tendn frente al terico.

Figura 2.9. Colocacin de los equipos de tesado, el primero en contrafuertes y el segundo en la parte superior del muro


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- Proteccin de los tendones

Una vez la operacin de tesado ha finalizado se procede a proteger los tendones, ya sea conmortero de cemento o con grasas segn convenga.

Como esta ltima operacin condiciona de forma importante el programa de vigilancia a adoptarpara la instalacin, se desarrollar de manera ms amplia en el apartado siguiente.

2.2.6.Proteccin de la armadura activaEl buen estado de la armadura activa en las estructuras de contencin de hormign pretensado, esel factor clave para garantizar su integridad estructural durante sus 40 aos de vida til.

El acero utilizado para el pretensado en estas estructuras es acero de alta resistencia. Los tendonessoportan tensiones de hasta el 70 % de sus tensiones ltimas y este hecho hace que sean mssusceptibles a la corrosin que los aceros ordinarios de refuerzo, y por esta razn estos tendonestienen que estar protegidos para asegurar su funcionamiento en el tiempo.

La tcnica utilizada para la proteccin de dichos tendones es la inyeccin de material dentro de lasvainas, llenndolas totalmente y cubriendo as, la totalidad del acero. Existen dos tipos demateriales para embeber los tendones: la lechada de mortero de cemento y las ceras o grasascompuestas, las cuales contienen inhibidores orgnicos de la corrosin.

Las operaciones de inyeccin se realizan justo despus del tesado de los tendones, para asegurarla proteccin de estos. Los verticales se inyectan desde la parte inferior y con una presin de 2MPa. Los horizontales se pueden inyectar desde cualquiera de los dos extremos y con una presin

de 0.5 MPa.La utilizacin de lechada de mortero de cemento como proteccin de armaduras activas se llevahaciendo desde hace muchos aos, y garantiza la no aparicin de corrosin gracias a la altaalcalinidad del cemento (pH > 12,5). La corrosin puede aparecer si se destruye la capa pasiva quecrea el cemento sobre el acero. Actualmente se hacen cementos que evitan la aparicin depatologas que puedan destruir esta capa, evitando as el riesgo de corrosin. Estas lechadascontienen reductores de agua y agentes expansivos que minimizan los efectos de la prdida deagua y la retraccin.

La utilizacin de ceras y grasas como proteccin frente a la corrosin es mucho ms reciente.

Actualmente los materiales de esta tipologa ofrecen una alcalinidad muy elevada, una resistencia ala penetracin de agua y una gran viscosidad, caractersticas que le dan un magnfico carcterprotector.

La caracterstica ms significativa de la utilizacin de la lechada de mortero de cemento para lasinyecciones, en una central nuclear, es el hecho de obtener una estructura adherente, queimposibilita una vigilancia individualizada del tendn excepto en sus anclajes. Por otro lado, lasgrasas conducen a un tratamiento individualizado de todo el tendn durante su vigilancia.


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2.2.6.1.Armaduras no adherentesCuando para la proteccin de las armaduras activas se utilizan grasas y/o ceras, se habla dearmadura no adherente ya que la armadura activa ejerce su accin sobre la estructura slo en losextremos de los tendones, donde estn los anclajes.

Utilizando esta tipologa se confa la proteccin de los tendones del pretensado a la accin degrasas orgnicas obtenidas de petrleo o de ciertos compuestos que inhiben la corrosin. Estoscomponentes son aplicados sobre el tendn durante la fase de introduccin de tendones einyectados dentro de la vaina una vez realizado el tesado de los mismos.

Esta tipologa ha sido la que han adoptado sobretodo los E.E.U.U. y Japn para sus centralesnucleares. La razn principal para adoptar las armaduras no adherentes es la facilidad deinspeccin del pretensado durante el estado de servicio de la central. Otras ventajas que enumeranson:

- La proteccin con grasas o ceras proporciona hasta un 50 % de reduccin del factor defriccin y por lo tanto permite usar tendones ms largos.

- Los tendones pueden ser destensados, volver a ser tensados e incluso reemplazadossegn sea requerido.

- Durante la construccin se pueden planificar de forma ms eficiente las secuencias deeventos ya que los tendones estn protegidos sin necesidad de encontrarse en obradurante largos perodos de tiempo.

Por el contrario, la utilizacin de tendones no adherentes pueden permitir la entrada de lquidoscorrosivos dentro de la vaina y por lo tanto pueden dar problemas de fallada local. Es por eso queactualmente se intente mejorar tanto la eficiencia de estos productos anticorrosivos como la calidadde las vainas, para evitar la aparicin de fallos locales que sean va de entrada de agentesagresivos.

El material elegido para la proteccin de la armadura activa debe cumplir ciertos requisitos,recogidos en el Cdigo ASME [4], que se enumeran a continuacin:

- Ausencia de figuracin y fragilidad.

- Continuidad en la pelcula protectora sobre toda la superficie.

- Estabilidad fsica y qumica.

- No reactivo a los materiales adyacentes como hormign, vainas, tendones.

- Capacidad de desplazamiento de la humedad.

2.2.6.2.Armaduras adherentesLa otra opcin para la proteccin de los tendones durante su vida til es embeberlos dentro de una

lechada de mortero de cemento. En este caso el tendn transmite su accin a la estructura en todasu longitud gracias a la friccin existente entre tendn-cemento y cemento-hormign.


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Esta tipologa es la adoptada en la mayora de pases de Europa, exceptuando Gran Bretaa yalgn otro pas como Espaa. La utilizacin del cemento tiene varias ventajas estructurales ya que,en caso de un fallo puntual en algn tendn, parte de la fuerza de tesado continua siendo trasmitidaal hormign gracias a la friccin. Estos tendones son menos vulnerables a roturas locales que los noadherentes y es una buena opcin si la calidad del acero y el hormign pueden ser aseguradas

durante el largo perodo de vida til de la instalacin. Por otro lado, la utilizacin de esta tcnicaimposibilita el control directo de los tendones ya que estos no pueden ser retirados de la estructura.

Al utilizar este sistema se ha probado que la aparicin de grietas es menor, y las que aparecentienen una obertura inferior a las que aparecen en las estructuras con armadura no adherente. Si laobertura de grieta es un aspecto importante a la hora de disear un contenedor nuclear, en lossistemas adherentes la armadura activa se tiene en cuenta para el clculo de grietas, al igual que lapasiva, mientras que en las estructuras con armadura no adherente, sta no se tiene en cuenta endicho clculo.

Si nos centramos en los elementos exteriores del sistema de pretensado, las placas de anclaje y los

propios sistemas de anclaje, en un sistema adherente los tendones no dependen enteramente deestos elementos de sujecin. De esta manera, el fallo de un elemento de anclaje o el dao causadopor fuego u otros fenmenos no supondra la prdida de tensin en el tendn.

Como ya se ha dicho, un requisito importante para la aplicacin de esta tcnica es la confianza en lacalidad de los materiales. Un buen funcionamiento del elemento protector es fundamental y por ellose les piden una serie de requisitos:

- Poseer una alcalinidad suficiente para crear un medio pasivante alrededor de la armadura(pH>11).

-

Ser inyectable.- No tener variaciones dimensionales en fase plstica ni en fase endurecida.- Ser estancos y presentar la resistencia requerida en fase endurecida.

2.2.7.Centrales espaolasDe las distintas centrales nucleares existentes en Espaa actualmente (en funcionamiento oparadas) slo cinco de ellas emplean hormign pretensado en su edificio de contencin. Estas son:Grupos I y II de la Central Nuclear de Asc, los grupos I y II de la Central Nuclear de Lemoniz y elgrupo II de la Central Nuclear de Vandells.


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En los reactores de la Central Nuclear de Lemoniz, que actualmente est cerrada (de hecho no llega ser puesta en funcionamiento), se utiliz un sistema de alambres con anclaje de remaches,sistema que difiere de los otros 3 edificios pretensados existentes en Espaa y que actualmente hacado en desuso. Por lo tanto no se entrar en la descripcin de dicha central.

Con todo esto podemos afirmar que las nicas centrales espaolas en funcionamiento que utilizanla tecnologa del pretensado en su edificio de contencin estn ubicadas en Catalunya.

En los reactores de Vandells y Asc el sistema de pretensado es mediante tendones noadherentes. Esto se debe a la utilizacin de tecnologa de E.E.U.U. (Generadores tipoWestinghouse) que condujo a utilizar las normativas utilizadas por los americanos, adoptando enmayor o menor grado cierta normativa o reglamentacin espaola.

Ahora bien, existe una diferencia importante entre la mayora de centrales de Estados Unidos y lasespaolas. En las centrales espaolas se han adoptado tendones constituidos por diversoscordones como elementos a pretensar, mientras que en la mayora de centrales americanas se

utiliza un sistema de tendones formados por alambres. Estas dos tipologas conllevan dos tipos deanclajes totalmente diferentes, los espaoles, que son a base de cuas, y los americanos que sonanclajes de remaches. Como se ver ms adelante este es un punto importante a tener en cuenta ala hora de llevar a cabo los ensayos de vigilancia del pretensado.

Si analizamos el patrn de pretensado de cada una de ellas tenemos que en los reactores de Ascse utiliz un edificio con 3 contrafuertes y cpula toro-esfrica mientras que para el de Vandells seutiliz el mismo sistema de 3 contrafuertes pero con una cpula semiesfrica.

En la tabla 2.2 se muestran las caractersticas de los sistemas de pretensado en stas doscentrales.

NombreSistema depretensado

Tendones N de tendones Anclaje

AscGrupos I y II

Freyssinet 37 cordones de 7alambres de 0.6

Horiz. 132Vert. 112Cpula 84

Cuas

VandellsGrupo II

Stronghold43 a 53 cordonesde 7 alambres de

0.5

Horiz. 132Vert-Cp 80

Cuas

Tabla 2.2. Caractersticas de los sistemas de pretensado de las centrales espaolas

Con esta tabla se puede ver la eficiencia de los sistemas que integran la armadura de cpula yvertical, al reducir considerablemente el nmero de tendones en la estructura.

2.3.PRUEBA DE RECEPCIN ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO DE CONTENCIN2.3.1.IntroduccinUna vez terminados los trabajos de construccin del edificio de contencin de una central nuclear,ste se somete a una prueba de integridad estructural que garantiza y demuestra su capacidad de

resistencia a las cargas de presin con las que se ha diseado. Gracias a esta prueba se pueden


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obtener unos valores reales de respuesta de la estructura para poderlos comparar con loscalculados tericamente.

La prueba representa solo parcialmente las condiciones a las que estara sometido el edificio encaso de accidente ya que se realiza con aire a presin a temperatura ambiente.

Se considera importante ya que es la primera fuente de datos reales del comportamiento de laestructura y que servirn para desarrollar el Programa de Vigilancia de la central.

2.3.2.Descripcin de la pruebaAntes de la carga de combustible se demuestra la integridad del edificio de contencin por medio deuna prueba de presin. La prueba de presin permite comprobar que la respuesta estructural debidaa la carga inducida es consistente con el comportamiento predicho. Ello se lleva a cabo por mediode mediciones de las deformaciones de la estructura que pueden medirse mediante cables,dispositivos pticos, etc.

En el edificio de contencin se tienen que medir los desplazamientos al menos en 4 meridianos, en3 niveles diferentes, y en el vrtice de la cpula.

En algunos pases se miden tambin las tensiones en el hormign. En E.E.U.U. esta medida slo esobligatoria en los prototipos de edificios de contencin mientras que en Francia esta medida esobligatoria en todas las estructuras.

La presin se sube de forma escalonada desde la atmosfrica hasta una presin de 1.15 veces lade diseo. Las medidas se toman a una presin constante, y normalmente se procede mediante

cinco escalones de presin. Las medidas se toman tanto durante la presurizacin como en ladespresurizacin. Una vez se llega a la presin mxima esta se mantiene durante al menos 1 hora.

Esta prueba se llevar a cabo solamente bajo condiciones ambientales adecuadas. Las condicionesambientales adversas, tales como nieve, aguaceros o fuertes vientos, pueden ser causa paraposponer o detener la prueba. Sin embargo, si se presentaran condiciones ambientales adversasuna vez comenzada la prueba, sta se podra continuar siempre que las inclemencias ambientalesse mantengan por debajo de unos mnimos previamente establecidos.

As mismo, se medirn las condiciones del medio ambiente durante la prueba exteriores e interioresdel edificio de contencin para permitir su valoracin en la contribucin de la respuesta del mismo.

2.3.3.Condiciones para la repeticin de la pruebaSe deber repetir la prueba de integridad estructural bajo las siguientes condiciones:

- Si la respuesta estructural se desva en cualquier momento durante la prueba hasta un valorque pueda hacer peligrar la integridad del edificio, ste ser despresurizado y sedeterminarn las causas de la desviacin en la respuesta. Si la estructura requierereparacin, la prueba se repetir, una vez realizada su reparacin.

-

Si se hacen modificaciones o reparaciones significativas al edificio de contencin, despusde la prueba.


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- Si durante la realizacin de la prueba se dieran condiciones ambientales adversas quehicieran detener la prueba.

2.3.4.Informe de la pruebaUna vez concluida la prueba, la informacin que debe incluir el informe de prueba es la siguiente:

- Una descripcin del procedimiento de prueba y el sistema de hilos tensados.

- Una comparacin de las mediciones de prueba con los lmites admisibles (respuestaprevista ms tolerancias para desplazamientos).

- Una valoracin de la precisin estimada en las mediciones.

- Una valoracin de cualquier desviacin y la necesidad de medidas correctivas.

- Una discusin del margen de seguridad calculado, proporcionado por la estructura segn sededuce de los resultados de la prueba.

2.4.PROGRAMAS DE VIGILANCIA DEL PRETENSADOUn programa de vigilancia del pretensado dispuesto en el edificio de contencin de una centralnuclear tiene por objeto evaluar el comportamiento en el tiempo de los requisitos exigidos al mismoque se han descrito anteriormente. Dicho programa debe facilitar la informacin necesaria durante

toda la vida til de la instalacin que nos permita asegurar que el paso del tiempo no afecta demanera negativa la capacidad de la planta para soportar las condiciones normales, accidentales oextremas a las que puede estar expuesta.

Los programas de vigilancia se hacen a requerimiento de alguien que usualmente es la autoridad enseguridad nuclear a nivel nacional, en Espaa el Consejo de Seguridad Nuclear. La realizacin delos mismos, usualmente corre a cargo de los tcnicos de la propiedad o de la ingeniera de apoyosiendo su trabajo supervisado por los tcnicos de garanta de calidad y aprobado por la autoridadcorrespondiente.

Si bien un programa de vigilancia puede ser diferente segn la tipologa de la central, las guas delas autoridades en seguridad nuclear, etc, tiene por otra parte aspectos comunes, entre los que sepueden destacar: elementos a inspeccionar y forma de hacerlo, definicin de la frecuencia deinspeccin y la existencia de unos criterios de aceptacin y rechazo.

Los programas de vigilancia del pretensado se centran bsicamente en dos puntos del edificio decontencin:

- El hormign: fisuraciones, tensiones excesivas, prdidas de resistencia. Estos factoresestn relacionados con los esfuerzos en el hormign, la calidad del trabajo, los cambiosfsico-qumicos en el hormign, las condiciones ambientales,


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- Las partes metlicas: refuerzos, pretensado y sus elementos, penetraciones, todos ellosexpuestos al fenmeno de corrosin debido a la humedad y a los agentes qumicos.

Estas vigilancias en servicio incluyen inspecciones visuales, monitorizaciones de datos, ensayos enmateriales y test de presin.

En el presente documento no se pretende hacer una descripcin exhaustiva de todos losmecanismos de vigilancia en un edificio de contencin nuclear sino que nos centraremos en lavigilancia de pretensado como componente de gran importancia a la hora de asegurar unarespuesta estructural del edificio.Como ya se ha anunciado anteriormente el hecho de disear una estructura con armadura activaadherente o no adherente condiciona de forma significativa las operaciones de vigilancia de lamisma. Es por esto que a continuacin pasaremos a describir las operaciones a realizar en cadauna de las dos tipologas.

2.4.1.Vigilancia del pretensado en contenedores con tendones no adherentesLa mayor justificacin para la utilizacin de tendones no adherentes es la posibilidad que ofrecenestos de ser inspeccionados directamente, pudindose extraer el tendn de la estructura paracomprobar su estado.

Como es en E.E.U.U. donde el sistema de tendones no adherentes ha tenido ms aplicacin ydurante ms aos, muchos otros pases con sistemas no adherentes utilizan sus directrices paraejecutar las vigilancias del pretensado, este es el caso de Espaa, que utiliza la Gua Regulatoria1.35 [5] emitida por la U.S. Nuclear Regulatory Commission en Enero de 1976.

Estos programas de vigilancia se basan en la inspeccin de cierto nmero de tendones noadherentes, elegidos aleatoriamente tras una separacin previa en familias y subgrupos siexistieran. Ello implica que durante la vida de explotacin de la estructura el nmero de tendonescontrolados sea del orden del 40%, nmero que puede aumentar significativamente en el caso deque durante las vigilancias se produzcan resultados que sean rechazados.

Este planteamiento puede dar pie a interpretaciones muy estrictas en el que un resultado, obtenidoen la vigilancia por fuera de los lmites previstos, se considere como un factor que no garantice laintegridad estructural. Adems, la probabilidad de que as suceda es alta debido, tal como semuestra en los siguientes apartados, a las numerosas incertidumbres que pueden presentarse. Enesta situacin, queda un amplio margen de maniobra para las autoridades de velar por la seguridad

nuclear.

Una vigilancia en este tipo de centrales contempla diversas operaciones en distintos elementos:Ensayos de despegue, anclajes, corrosin en cordones o alambres y ensayos de grasa. Losensayos de despegue (lift-off tests) tienen por objeto determinar la fuerza de pretensado existenteen el tendn a la edad que se requiera. Los mismos consisten en dar tensin con el gato a todo eltendn hasta que se produce el despegue de la placa de anclaje.

La dificultad de medir exactamente el momento del despegue, en especial en anclajes de cuas,hace que en la prctica se aumente la tensin hasta que el despegue sea de 1, 2 3 mm (segn elcaso). Esto hace que esta operacin aumente el riesgo de rotura de alambres y/o cordones tal como

se comenta detalladamente en prximos apartados. Este riesgo se presenta asimismo en la


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operacin de destensado de un tendn por familia como indica la Gua Regulatoria 1.35 y laconsiguiente extraccin de un cordn o alambre para analizar las posibles muestras de corrosin.

Los otros ensayos se desarrollan a distinto nivel. As para los anclajes se realiza una inspeccinvisual de todo el conjunto tanto de los elementos metlicos (placas de apoyo, cuas,etc) como del

hormign del entorno. En los cordones extrados, se obtienen tres muestras que se ensayan arotura y se estudia la presencia o no de corrosin. Por ltimo, en relacin a la grasa, se analiza sudisposicin en los anclajes y las caractersticas de la misma.

Los ensayos anteriormente citados se realizan durante cada vigilancia, las cuales estn previstas 1,3 y 5 aos despus del ensayo inicial de la integridad estructural, y a partir de esta tercera vigilanciacada cinco aos.

De forma indirecta, a partir de la prueba de fugas, tambin podemos ver la respuesta del pretensadoal someter todo el edificio a una presin interior de aire de valor la mitad de la utilizada en el ensayode integridad estructural. Estas pruebas de fugas se realizan cada 3 aos.

2.4.2.Vigilancia del pretensado en contenedores con tendones adherentesEn las centrales nucleares con tendones adherentes, y si cogemos Francia como pas referente enesta tcnica, las vigilancias se realizan acorde con la RCCG 88 Tome 2 (Realisation) [6] y se basanen dos tipos de pruebas bsicas:

- Pruebas peridicas de presin.

- Control continuo de cuatro tendones no adherentes.

Las primeras, las pruebas de presin, tienen por objeto analizar el comportamiento de la estructuray, de forma indirecta, el del pretensado, frente a una presin interior de aire de vapor con valor lamxima de proyecto. Estas pruebas se realizan cada 10 aos y en ellas se miden las deformacionesde la estructura, fisuras que puedan aparecer, etc

El segundo sistema de control, los 4 tendones no adherentes, permiten tener un sistema paradeterminar la fuerza de pretensado en estos tendones a cualquier edad, y se opera de maneraanloga a las vigilancias en centrales con tendones no adherentes.

En defensa de este planteamiento tan diferenciado de las vigilancias en centrales con tendones no

adherentes, las centrales con tendones adherentes aducen a las razones siguientes:

- La imprecisin del ensayo de despegue, en los anclajes de cuas, debido a la inversin delos rozamientos en la zona de anclaje.

- Baja probabilidad de sustituir tendones en base a confianza de experiencias anteriores encajones a presin de centrales tipo grafito-gas.

- Menor coste econmico para igual nivel de exigencias en relacin a la seguridad estructural.

Al margen de estas razones, este programa de vigilancia es factible en una situacin como la que se

presenta en Francia, donde existe una empresa nacional de electricidad que es propietaria de lascentrales. Este carcter nacional, as como el tipo de programa, el nmero de operaciones e


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informes a realizar, etc.., hace que el nmero de posibles roces con las autoridades de seguridadnuclear disminuya.

2.4.3.Vigilancia del pretensado en las centrales espaolasComo ya se ha comentado anteriormente, en las centrales espaolas que utilizan el pretensado ensu edificio de contencin se ha utilizado tecnologa de Estados Unidos, y por ello, los programas devigilancia siguen las directrices marcadas por la Gua Regulatoria 1.35 cuyas caractersticas se handescrito en el apartado II.4.1.. Cabe sealar que dicha gua est pensada principalmente paraanclajes de alambres con remaches, mientras que las vigilancias que se realizan en Espaacorresponden a anclajes de cordones con cuas, lo que representa una diferencia no despreciable.

En un anclaje con remaches las prdidas por penetracin de cua son muy pequeas encomparacin al sistema de anclaje por cuas, por lo que el valor medido una vez consideradas lasprdidas del sistema (gato y circuito) es el valor base para comparaciones posteriores durante lasvigilancias. Ahora bien, en los sistemas de cuas con grandes penetraciones de estas (8 mm enVandells y 9 mm en Asc [7]) las prdidas por esta causa son importantes as como las toleranciasa considerar. Es por esta razn que sera conveniente hacer ensayos de despegue nada msacabar de poner en tensin los correspondientes tendones, o si estas medidas no se toman porrazones econmicas, contemplar unas mayores tolerancias por esta causa.

Es por esto que, adems de las directrices de la Gua Regulatoria 1.35 se deben tener en cuenta losresultados obtenidos de las vigilancias en nuestras centrales para determinar cules son las bandasde tolerancia ms adecuadas. En los siguientes captulos se describen los procedimientos utilizadospara llegar a los valores de tolerancia a partir de la experiencia de las vigilancias en Espaa.


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Ensayo de despegue 25


Captulo 3

ENSAYO DE DESPEGUE

3.1.INTRODUCCINUn programa de vigilancia del pretensado del edificio de contencin de una central nuclear secompone de varios ensayos: inspecciones visuales de la zona de anclaje, ensayos de grasa,ensayos de despegue, extraccin y ensayos de los cordones, En este ca ptulo vamos a incidir enel ensayo de despegue (lift-off).

Esta especial atencin al ensayo de despegue se debe a que es la prueba ms significativa encuanto a asegurar el buen funcionamiento del sistema de pretensado, adems de ser del que en elsiguiente captulo se van a analizar los datos facilitados por las centrales nucleares espaolas.

El presente captulo tiene por objetivo describir dicho ensayo y dar las directrices necesarias paraevaluar los datos que de l se obtienen.

Para llevar a cabo dicha descripcin se empezar dando una visin general del ensayo, razn deser y metodologa para realizarlo. Como los resultados obtenidos del ensayo de despegue no serantiles sin unos valores esperados con los que compararlos, a continuacin se hablar sobre lastolerancias en la determinacin de la fuerza del pretensado prevista para cualquier instante de lavida til de la planta, y como tanto en la fase de clculo como en la fase de la realizacin del ensayose introducen imprecisiones que dan razn de ser a unas bandas de tolerancia que servirn paratratar los datos del ensayo. Finalmente se describir una metodologa a seguir durante el anlisis delos datos del ensayo que, en caso de darse valores que difieran de los estimados en el clculo, nosdar una poltica escalonada de decisiones a aplicar.


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26 Captulo 3


3.2.ENSAYO DE DESPEGUELa operacin de despegue, o lift-off, consiste en la aplicacin al tendn de una tensin que asciendegradualmente, hasta conseguir que el bloque de anclaje se despegue de la placa de apoyo sobre lacual asienta. En el momento en que aparezca dicho despegue, se medir la tensin aplicada, queser la existente en ese momento detrs del anclaje.

Todo ensayo de despegue debe empezar con el sorteo para determinar qu tendones sern objetodel Programa de Vigilancia. Esta eleccin deber ser totalmente aleatoria. Ahora bien, la Norma fijael nmero de tendones a escoger de cada una de las familias existentes en la central (horizontales,verticales y de cpula) dependiendo de la vigilancia en la que nos encontramos (Ver tabla 3.1).Dentro de cada familia habr los denominados tendones de referencia, en los cuales se les aplicarel ensayo de despegue en cada una de las vigilancias que se realizarn.

Vigilancia Familia detendones Ensayo dedespegue

123

Cpula 6 tendonesVertical 5 tendones

Horizontal 10 tendones10,15,20,

25,30,35,40

Cpula 3 tendonesVertical 3 tendones

Horizontal 3 tendones

Tabla 3.1. Tabla resumen del nmero y frecuencia de los ensayos de despegue

Una vez seleccionados los tendones a ensayar ya se puede proceder a aplicar el gato en uno desus extremos y medir la tensin de despegue. Medir la tensin en los dos extremos de los tendonesseleccionados no es de obligado cumplimiento pero si altamente recomendable ya que nos puededar informacin sobre la influencia de las condiciones de contorno en un tendn. Esta operacin nose podr realizar en los tendones verticales ya que se producira una salida de grasa al destapar elanclaje desmontando la caperuza de retencin por su extremo inferior.

Una vez colocado el gato en el anclaje, se aplicarn escalones de 50 bares, hasta conseguir eldespegue del bloque de anclaje respecto a la placa de apoyo. Como el momento de despeguebloque-placa de apoyo es difcil de medir ( como ya se ha comentado este ensayo estaba pensadopara anclajes de remaches y no para anclajes con cuas que son los ms comunes en Espaa ), eldespegue se deducir midiendo los despegues de 1, 2 y 3 mm y las tensiones que se producen.Mediante la representacin grfica de las tensiones y el despegue, se deducir la tensin a la cualse produce dicho despegue.

Una vez medido el despegue y tensiones correspondientes a 1, 2 y 3 mm, se disminuir la tensinhasta que el bloque apoye de nuevo sobre la placa de apoyo y la tensin en el gato sea nula.

Para asegurar que el ensayo de despegue no afecte a la integridad de los tendones ensayadosexisten una serie de limitaciones que en ningn caso se pueden sobrepasar:

-

La tensin a aplicar para conseguir el despegue se ir elevando gradualmente de 50 en 50bares.


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- La tensin aplicada no exceder en ningn caso el 80% de la resistencia garantizada deltendn a la rotura. Si el despegue no se realizase a dicha tensin mxima, se interrumpirala operacin, descargando el gato y redactando un informe de No Conformidad.

- La separacin del bloque de anclaje respecto a la placa de apoyo se elevar hasta unmximo de 3 mm.

- En caso de que el despegue se realice en un tendn incompleto, por rotura de cordones oque por cualquier causa tuviera un nmero de cordones inferior a los de proyecto, la tensinde despegue debera disminuirse en la proporcin en que el esfuerzo total del tendnhubiera quedado reducido.

Para finalizar este punto se describir qu son los tendones patrn. Segn la Regulatory Guide1.35 Revision 2 debe existir en cada una de las familias un tendn que ser ensayado en todas lasvigilancias a las que se someta la central:

However, to develop a history and for correlating the observed data, one tendonfrom each group may be kept unchanged after the initial selection

Estos tendones se denominan tendones patrn y de ellos se tienen los datos del ensayo dedespegue de todas las vigilancias realizadas en la central. Este planteamiento, correcto desde elpunto de vista terico, es coherente en su aplicacin prctica para anclajes con remaches peropresenta diversos inconvenientes para su implementacin de pretensado basado en anclajes concuas. Entre estos inconvenientes cabe sealar los siguientes:

- El sistema de realizacin de la operacin de despegue, medicin, anotacin, etc es origen

de valores elevados de incertidumbres, lo cual resta potencia a las conclusiones que sepuedan obtener en distintas vigilancias para un tendn concreto.

- La realizacin de 10 operaciones de despegue (3 mm) durante la vida til de la estructuraaumenta significativamente la probabilidad de rotura de algn alambre de un cordngenrico. Esta rotura puede aparecer principalmente por la seccin de unin de la vaina conla trompeta.

Por todo ello no es recomendable utilizar estos tendones patrn en centrales con anclajes de cua,que es el caso espaol. Un estudio ms detallado de la no idoneidad de los tendones patrn en lascentrales espaolas se puede encontrar en [8].

3.3.TOLERANCIAS EN EL CLCULOComo ya se ha comentado, para poder tratar los datos que se extraen del ensayo de despegue, sedeben tener datos de la previsin de la fuerza de tesado de un tendn en cualquier instante detiempo. Para el clculo de estos datos se dispone de toda la informacin necesaria; comportamientode los materiales, evolucin del pretensado en el tiempo, etc. ahora bien, la complejidad est enevaluar y acotar los errores que introducen en el clculo cada uno de los parmetros queintervienen.


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El objetivo de esta tesina no es entrar en el anlisis exhaustivo del procedimiento para encontrar elerror que pueden introducir cada uno de los parmetros, pero si puede ser importante conocer estosparmetros para entender la complejidad del anlisis. A continuacin se enumeran y describenbrevemente los parmetros que intervienen en el clculo y que nos permitirn, ms adelante,determinar las bandas de tolerancia para el anlisis de los resultados del ensayo de despegue:

3.3.1.Parmetros mecnicos y geomtricos3.3.1.1.Caractersticas de los materialesLos parmetros que intervienen en la determinacin de las prdidas del pretensado son:

- Ec, usualmente para el clculo de la estructura tal como se ha construido (As built) setoma un valor del mdulo de elasticidad nico, obtenido a travs de un ensayo enlaboratorio sobre probetas de hormign. Ahora bien, se tiene que ver cul es el grado de

representatividad de este valor frente al existente en una estructura construida en diferentestongadas durante un gran perodo de tiempo (superior a 5 aos). Para ver la importancia deeste hecho mediante ensayos se puede apreciar que la diferencia entre el mdulo en labase y en la cpula puede venir dado por la expresin:

-

Por lo tanto, es conveniente obtener un valor del mdulo de elasticidad del hormignrepresentativo de cada familia o subfamilia.

- Ep, usualmente se toma un nico valor del mdulo de la armadura activa

independientemente de la familia de tendones. Este valor suele venir garantizado por elfabricante. As para los aceros empleados en las centrales de Asc y Vandells, fabricadospor TYCSA y EMESA respectivamente, el valor considerado es:

- Ep = 19500 kp/mm2 en la C.N. de Asc

- Ep = 20250 kp/mm2 en la C.N. e Vandells

El problema viene al determinar el mdulo del conjunto de cordones trabajando comotendn. A la hora de tensionar un tendn no todos los tendones entran en tensin al mismotiempo, y esto se hace ms significativo en tendones con trazados sinuosos. Es por eso que

las tolerancias adoptadas en este valor no sean iguales para las diferentes familias.

3.3.1.2.Caractersticas mecnicas y geomtricasDentro de este grupo tenemos los parmetros y K, y las caractersticas geomtricas del tendn.

- Parmetros y K, los valores de estos parmetros tomados para la estimacin de lasprdidas por rozamiento a considerar en el Programa de Vigilancia se obtienenexperimentalmente en obra sobre la propia estructura de contencin o sobre modelo aescala 1:1 y en condiciones reales (cordones aceitados sin grasa).

De los ensayos se determin que:


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- En la C.N. de Vandells es razonable tomar un nico valor de los parmetros paralas dos familias.

- En la C.N. de Asc es totalmente aconsejable dar un tratamiento por familias

- Caractersticas geomtricas, como es conocido las condiciones de borde (base, anillo deborde, contrafuertes, entradas de equipos, etc) influyen sobre las prdidas deacortamiento elstico del hormign y en consecuencia deben ser tenidas en cuenta.

3.3.2.Fuerza inicial del pretensadoUna vez definidos el nmero de tendones necesarios por familia, la fuerza del pretensado ser, encada tendn, la mxima por razones econmicas y que sea compatible con la seguridad.

El acero de baja relajacin superestabilizado utilizado en ambas centrales fue diferente, as

tenemos:

- Asc: Cordones de 7 alambres de 0,6 pulgadas de dimetro y 25400 kg de carga mnima derotura garantizada

- Vandells: Cordones de 7 alambres de 0,5 pulgadas de dimetro y 18750 kg de cargamnima de rotura garantizada

como diferente fue el criterio seguido para la tensin inicial. En Asc se utiliz el valor 0,8fmax loque representa una fuerza de pretensado 752 t por tendn (136,7 kp/mm 2) para todas las familias yen Vandells se utiliz el valor 0,75fmax para la familia de tendones horizontales, lo que representauna fuerza de pretensado inicial de 703 a 705 t (funcin del nmero de cordones, 50 a 53) y el valorde 0,72fmax para la familia de tendones en U invertida, lo que representa una fuerza del pretensadode 580 a 607 t.

Ahora bien, una vez definida la fuerza inicial del pretensado en un tendn, se necesitan analizar unaserie de parmetros adicionales como son el punto del tendn donde se supone dicho valor defuerza, caractersticas del gato de tesado, errores humanos introducidos durante el tesado,etc Portodos estos parmetros se necesita determinar una tolerancia sobre el valor de la fuerza inicial deltesado que ser de vital importancia a la hora de determinar la evolucin de sta a lo largo deltiempo.

3.3.3.Prdidas instantneasLa Regulatory Guide obliga a realizar una revisin detallada de las prdidas de pretensado paraevaluar las tolerancias en la determinacin de las mismas. Dentro de las instantneas tenemos:

- Prdidas por rozamiento entre el tendn y la vaina, que vienen dadas por la expresin:

-

como se puede apreciar las tolerancias vendrn dadas por las de los parmetros K y analizados ya en apartados anteriores, y por los parmetros geomtricos y x.


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- Prdidas por penetracin de cua, que vienen dadas por la expresin:

-

donde a es el valor de la penetracin de la cua, Ep y Ap son parmetros del tendn y x esla longitud hasta la que afecta la penetracin de cua. El valor de a es un valor fundamentalpara el clculo de estas prdidas pero a su vez es un parmetro de difcil medicin. Tantoen Vandells como en Asc se utiliz un mismo valor de penetracin de cua para lasdistintas familias de tendones y eso condujo a una mala determinacin de las prdidas porpenetracin como se ver ms adelante.

- Prdidas por acortamiento elstico del hormign, para estas prdidas se utilizaron frmulasdistintas para las centrales de Asc y Vandells. En la utilizada para Vandells se utiliz laexperiencia adquirida en las 5 primeras vigilancias de los Grupos de Asc y eso condujo auna mejor interpretacin de las condiciones de borde y como stas influyen en estas

prdidas de tensin de pretensado.

3.3.4.Prdidas diferidasLa determinacin de las prdidas diferidas del pretensado es muy compleja, en el clculo intervienela fluencia y la retraccin del hormign y la relajacin del acero. A la complejidad de determinarestos fenmenos se aade la existencia de mtodos diferentes de anlisis. Es por eso que no se vaa entrar en el anlisis de los parmetros que influyen en el clculo de dichas prdidas citando lareferencia [8] para los que quieran ver un anlisis de los diferentes mtodos existentes para suclculo y su aplicacin en las centrales nucleares espaolas.

3.3.5.Otras prdidasDentro de este grupo la Gua Regulatoria 1.35.1 incluye a:

- Rotura de alambres o cordones por corrosin.

- Influencia de la variacin de temperatura.

La rotura de alambres o cordones se puede producir tanto en la etapa de puesta en tensin comodurante los ensayos de despegue. En el primer caso, si se produce ser probablemente detectada

(ruido, penetracin de cua diferente, etc) y en consecuencia corregida (sustitucin y/ovaloracin), por lo que se puede partir de un valor fijo en el que las tolerancias estn contempladasen otros parmetros. Cabe sealar que la probabilidad de corrosin antes de la puesta en tensin esbaja si se han tomado las medidas de proteccin oportunas.

En las operaciones de despegue este riesgo es mayor tanto por la posible corrosin con reduccinde seccin como por la inadecuada realizacin de los ensayos de despegue (origen desobretensiones). Por todo ello se evaluar las tolerancias por esta causa en el prximo punto,cuando se evalan las tolerancias durante la ejecucin del ensayo.

En relacin a la influencia de la temperatura se puede hacer un comentario anlogo al de la rotura

de alambres, as las condiciones trmicas ambientales y de explotacin pueden tomarse comoorigen (Valor fijo), mientras que las variaciones se produciran, en consecuencia, durante la


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realizacin de las vigilancias. Por ello, es en esta etapa donde las evaluaremos especialmente parala familia de tendones de cpula donde su incidencia es mayor.

3.4.TOLERANCIAS EN EJECUCINDurante la realizacin de los ensayos de despegue se introducen, tambin, una serie deincertidumbres que deben ser objeto de estudio y valoracin, definiendo las correspondientestolerancias, las cuales deben basarse en experiencias anteriores o en modelos numricos decaracterizacin. Las incertidumbres en esta fase las incluiremos en los siguientes grupos:

- Calibracin de los gatos y equipos, antes de la vigilancia.

- Operacin de despegue y su evaluacin.

- Efectos trmicos ambientales y de explotacin.

- Rotura de alambres y/o cordones.

-

Error humano y otras causas.

A continuacin analizaremos cada una de estas causas de introduccin de errores.

3.4.1.Calibracin de los gatos y equipos antes de la vigilanciaDentro del programa de vigilancia est contemplada la necesidad de calibrar los equipos que seutilizarn. La calibracin se realizar mediante unos grficos (figura 3.1) obtenidos antes de lavigilancia que relacionan la presin que se da al gato y la prdida de presin que existe entre lalectura de la presin hasta la salida de la trompeta.

Figura 3.1. Rectas de calibracin de los gatos en las distintas vigilancias

Una vez establecida la diferencia en la lectura de presin y mediante unas tablas de conversin, seobtiene la tolerancia que debemos tener en cuenta a la hora de evaluar el ensayo.


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Por otra parte, los rozamientos en el gato y en la trompeta en el momento del despegue sonevaluados con un dispositivo que no es exactamente un dispositivo de despegue puesto que elbloque de anclaje no es solidario. (Se tira de los cordones en lugar del bloque de anclaje). Lospequeos errores que pueden introducirse por esta causa pueden considerarse englobados en elvalor anterior de calibracin del gato.

3.4.2.Operacin de despegue y su evaluacinDada la dificultad de estimar el momento del despegue, ste se define por una extrapolacin lineal avalor 0 mm, de los valores obtenidos para 1, 2 y 3 mm de despegue. El ajuste de la recta a lospuntos obtenidos, se hace mediante un ajuste grfico y a igual escala que al que se suministra en lahoja de datos de despegue (figura 3.2). Por otra parte, la medicin del despegue se haceintroduciendo, en extremos opuestos de un dimetro, dos cuas marcadas con los valoresrequeridos a travs de dos ventanas del puente de apoyo utilizado en el ensayo.

Figura 3.2. Diagrama presin media captadores-despegue incluido en hoja de datos de despegue

Esta metodologa de trabajo introduce diversas incertidumbres, de las cuales cabe destacar:

- El ajuste grfico a tan pequea escala es causa de error pudindose mejorar la precisin dela determinacin mediante un ajuste por mnimos cuadrados u otro mtodo. Una escalamayor podra mejorar parcialmente la precisin an con un ajuste grfico.

- La inclinacin del gato en relacin a la placa de anclaje y la incidencia de las cuas dedespegue en relacin a la inclinacin del gato es asimismo causa de incertidumbre.

- La extrapolacin lineal para despegue 0 mm no es del todo satisfactoria. Se observa uncomportamiento no lineal entre los 0 y 1 mm.

La justificacin de este hecho puede venir dada por un lado por la inercia del sistema(rozamientos internos) de puesta en tensin y por otro a las adherencias (rozamientos) quepuedan existir entre la placa de anclaje y la trompeta.

Teniendo en cuenta todos estos factores de incertidumbre, se ha llegado a un valor de tolerancia de2 Kp/mm2, independientemente del tipo de familia estudiado.


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3.4.3.Efectos trmicos ambientales y de explotacinLa puesta en tensin se realiza en un perodo relativamente corto de tiempo, con condicionesclimticas similares y estando la central en situacin de parada. Por otra parte, las vigilancias serealizan en la prctica con diferentes condiciones de funcionamiento de la central y a veces se

pueden dilatar en el tiempo interviniendo distintas condiciones climticas. Todo ello hace que debanevaluarse las tolerancias debidas a estas causas.

Para la evaluacin de estas tolerancias se puede proceder mediante mtodos experimentales omtodos numricos. Los primeros son de difcil implementacin prctica y por consiguiente losutilizados son los segundos.

El estudio de tolerancias se realiza para la cpula del edificio de contencin ya que las condicionesde explotacin y ambientales tienen una mayor influencia en los tendones de cpula debido a:

- La radiacin solar incidente es mayor y alcanza prcticamente a la totalidad de la superficie

de la cpula.

- Las temperaturas en el interior del edificio de contencin prximas al paramento de lacpula son superiores al resto de las zonas.

- El nmero de horas y el ngulo de incidencia es mayor en la superficie de la cpula que enotras superficies.

- En la Central Nuclear de Asc la cpula est pintada de color blanco, lo que representa uncoeficiente de absorcin solar diferente al de los paramentos laterales de la estructura decontencin.

Con los estudios realizados por el Dr. Mirambell en los dos grupos de la Central Nuclear de Asc sepueden fijar unas tolerancias de clculo de :

- 2.5 Kp/mm2 en la familia de tendones de cpula.

- 1.2 Kp/mm2 en las restantes familias.

3.4.4.Rotura de alambres y/o cordonesLa probabilidad de rotura de un alambre y/o cordn en un tendn viene asociada a la accesibilidadque el agua tiene al mismo y la dificultad de extraccin de la misma antes de la puesta en tensin.Con ello, se est considerando prcticamente nula la corrosin debida a presencia de agua despusde esta operacin.

De las distintas familias de tendones, es en la familia de tendones horizontales donde laprobabilidad de estancamiento de agua durante ejecucin es mayor. Ello parece que quedaconfirmado con los resultados obtenidos durante las distintas vigilancias en las centrales nuclearesespaolas.

En el caso que se produzca oxidacin, sta depender del tiempo transcurrido, de las condiciones

del medio protector, del tipo de acero y tendn,etc Todo ello hace difcil una evalu acin objetiva


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de las tolerancias imputables a esta causa. No obstante, gracias a la experiencia obtenida hasta lafecha con las distintas vigilancias, se valoran dichas tolerancias en:

- +0.5 Kp/mm2, -1.0Kp/mm2 para tendones horizontales.

- 0.5 Kp/mm2, para el resto de familias.

3.4.5.Error humano y otras causasSi bien el error humano es un factor que de hecho puede influir en diversas de las incertidumbresconsideradas con anterioridad tanto en la fase de clculo como en la de medida, se estimanecesario considerarla individualmente. Ello es debido a la prctica habitual de cambio de operariosdurante las vigilancias e incluso al cambio del procedimiento de ensayo.

Otras causas que pueden introducirse en este apartado son: imprecisin en la determinacin de laedad del hormign en la zona de influencia de un tendn, errores de anotaciones o transcripcin de

las mismos, etc

Teniendo en cuenta todos los factores que pueden intervenir, se fija una tolerancia de 1 Kp/mm 2para todas la familias de tendones.

3.5.BANDAS DE TOLERANCIA. POLTICA ESCALONADA DE DECISIONESEn el apartado III.3 hemos visto los errores introducidos en la etapa de clculo y en el punto III.4 losintroducidos durante la ejecucin del ensayo, para la determinacin de una variable aleatoria como

es la fuerza de pretensado en una edad genrica es necesario establecer unas bandas de toleranciaestadsticas, llamadas regiones de aceptacin o intervalos de probabilidad.

Una vez enunciados todos los factores que intervienen en el clculo de la tensin del pretensado, eneste punto se muestra como las incertidumbres que se presentan se introducen en el ensayo dedespegue en forma de bandas de tolerancia. Adems se analizar la evolucin de dichas bandas detolerancia a medida que la experiencia en la vigilancia del pretensado en centrales nuclearesaumentaba en Espaa.

3.5.1.Consideraciones generalesTal y como se ha dicho, las bandas de tolerancia tienen un sentido fsico de regin de aceptacin orechazo sobre los valores obtenidos en el clculo como se puede ver en la figura 3.3. Cualquierresultado por fuera de la banda de tolerancia (superior o inferior) refleja un comportamiento anmaloque debe ser estudiado, si bien su incidencia puede ser diferente.


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Figura 3.3. Bandas de tolerancia en el tiempo

El lmite superior de la banda de tolerancia surge por el propio tratamiento estadstico, si bien,usualmente, no es crtico desde el punto de vista de seguridad. No obstante debe ser estudiado ysolo si este comportamiento es fruto de una anormal expansin del hormign (por ejemplo reaccinlcali-rido) puede tener repercusin en la seguridad, en caso contrario no tiene repercusin directasobre la seguridad y responde, dicho comportamiento, a una sobrevaloracin de las prdidas o biena una inadecuada valoracin del lmite superior de la banda de tolerancia.

El lmite inferior de la banda de tolerancia s que tiene una relacin directa con la seguridad de lacontencin ya que los requisitos de proyecto exigen un valor mnimo del valor medio de la fuerza de

pretensado por metro lineal.

Si hasta ahora se ha hablado de una forma general de las bandas de tolerancia veamos ahora lasprincipales caractersticas especficas de las mismas. stas son funcin de:

- Tipo de trazado

- Edad a la que se realiza la vigilancia

- Mtodo de clculo y de realizacin del ensayo de despegue

Vamos a analizar cada uno de estos puntos que nos ayudarn a entender cmo se han elegido las

tolerancias utilizadas en las centrales nucleares de Asc y Vandells.

- Tipo de trazado

En una estructura de contencin existen distintas familias de tendones funcin de latipologa de la estructura (3 familias en los grupos de Asc y 2 en el Grupo II de Vandells).Ello da origen a trazados diferentes que pueden ser sin y con simple o doble curvatura. Talcomo se ha visto en el punto III.3 ello puede dar lugar a unas tolerancias diferentes paracada trazado funcin de cmo se hayan determinado los parmetros principales.

Por otra parte, dentro de una misma familia los trazados pueden ser diferentes y en

consecuencia las tolerancias.


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De lo dicho se deduce que se pueden tomar dos vas:

- Tomar un valor de las tolerancias comn a todas las familias, con lo que dicho valorser grande para contemplar todos los casos.

- Tomar un valor de las tolerancias asociado al tipo de familia o subfamilia, con lo que

el valor ser ms ajustado.

Desde el punto vista tcnico es ms correcta esta segunda va, ahora bien, implica mayoresclculos y precisin en los mismos y en consecuencia puede aumentar algo la probabilidadde encontrar valores por fuera de la banda de tolerancia. Esta es una de las razones por loque en la prctica, en la mayora de los casos, se adopta la primera va simplificando elproceso.

- Edad a la que se realiza la vigilancia

Tal como se ha visto en el apartado III.3, el pretensado sufre prdidas diferidas debido alhormign y al acero. Partiendo de esta afirmacin se deduce que se pueden definir bandasde tolerancia funcin del tiempo.

Anlisis realizados sobre este tema han determinado que las diferencias entre las bandasde tolerancia para 1 y 40 aos no dan valores muy diferenciados. Esto aadido a la mayorcomplejidad y probabilidad de error que introducira trabajar con todas estas bandas detolerancia, propicia una reduccin del nmero de bandas a considerar a una sola banda porfamilia y edad de la vigilancia.

- Mtodo de clculo y de realizacin del ensayo de despegue

Tal y como se ha puesto de manifiesto en los puntos 3.3 y 3.4 las tolerancias y enconsecuencia las bandas de tolerancia son funcin del mtodo de clculo y de realizacindel ensayo utilizados.

Este hecho debe ser tenido en cuenta de forma satisfactoria por el proyectista si quieredefinir las bandas de tolerancia de manera precisa. Ahora bien, como en los dos puntosanteriores cabe la posibilidad de dar ms amplitud a la banda y que esta sea compatiblecon todos los mtodos de clculo y realizacin existentes. En esta ocasin no se consideraadecuada la utilizacin de una banda amplia para englobar todos los mtodos y s eldeterminar la banda de tolerancia teniendo en cuenta los mtodos de clculo y de

realizacin del ensayo de despegue utilizados.

Ante estos tres puntos se puede concluir que lo ms interesante es definir una sola banda detolerancia, a la que hay que dotar de significado puesto que se ha llegado a ella de formasimplificativa. Esta banda debe servir de inicio a una actuacin del Tcnico de Explotacin en elcaso de superar los valores definidos en dicha banda. Una vez detectado un comportamientoanmalo en el sistema de pretensado ya se analizar en detalle el tendn en concreto y lasactuaciones pertinentes a realizar.

3.5.2.Bandas de toleranciaUna vez enunciada la funcin de una banda de tolerancia, en este punto se definirn las bandas detolerancia utilizadas en las centrales espaolas y la evolucin de las mismas.


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La primera central nuclear a la que se aplicaron las vigilancias del pretensado en Espaa fue la C.N.de Asc Grupo I. Para la determinacin de las bandas de tolerancia en la determinacin de la fuerzade pretensado en cualquier instante durante la vida til de la central se analizaron los parmetrosque se han presentado en los puntos III.3 y III.4, dando lugar a las siguientes tolerancias de clculo:

Origen incertidumbre Valor en kp/mm2- Puesta en tensin 6,8- Ensayo de despegue 2,7- Entrada de anclaje 4,0- Acortamiento elstico 0,8- Relajacin del acero 0,6- Retraccin y fluencia del hormign + 2,1 y -1,3- Coeficiente de roce 1,1

Tabla 3.2. Tolerancias introducidas durante el clculo

Teniendo en cuenta estas tolerancias los valores finales de la banda de tolerancia fueron de +8,8kp/mm2 y de -8,6 kp/mm2 obtenidos por la agrupacin cuadrtica de los valores definidos en la tabla3.2.

Una vez realizadas las 3 primeras vigilancias de los Grupos I y II de la C.N. de Asc se detect quela banda de tolerancia definida no era la adecuada en relacin a los valores de tensiones queaparecan en los tendones.

Analizando las posibles incertidumbres de la banda existente se detect que haba sido calculadasin tener en cuenta las diferentes familias existentes en la central ni la edad a la que se realizaba la

vigilancia. Adems no reflejaba satisfactoriamente su interaccin con el mtodo de clculo utilizado.Para el reclculo de la banda se tenan que tener en cuenta los siguientes puntos:

- En la banda actual, las prdidas instantneas por rozamiento haban sido sobrevaloradaspara todas las familias.

- Las prdidas diferidas han sido sobrevaloradas para las familias de tendones horizontales yde cpula mientras que para la familia de tendones verticales han sido infravaloradas

- Las tolerancias pueden ser distintas en las tres familias, para la estimacin de algunasprdidas

- Las tolerancias pueden ser variables en el tiempo

- Las tolerancias estn interrelacionadas con el mtodo de clculo para la determinacin delas prdidas.

A partir de estos datos se volvi a realizar un estudio detallado de todos los factores que intervienenen el clculo de la tensin del pretensado que dio lugar al siguiente cuadro:


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FASE Origen del errorTolerancia en

Kp/mm2

CLCULO

Calibracin gato y anclaje + 2,7 - 2,7

Acortamiento elstico

Horizontal + 1,3 - 1,4

Cpula + 1,4 - 1,3Vertical + 1,5 - 1,2

RozamientoHorizontal + 0,6 - 1,1

Cpula + 0,2 - 0,7Vertical + 0,1 - 0,2

Penetracin de cuas + 4,5 - 4,5

Relajacin acero1 ao + 3,0 - 0,55

40 aos + 2,5 - 0,5

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