nVent SCHROFF protege y enfría satisfactoriamente el equipo acelerador en la fuente europea de fragmentación, la fuente de neutrones más potente del mundo
Resumen:
Ubicación: Lund, Suecia
Situación: La instalación de investigación multidisciplinaria European Spallation Source (ESS), basada en el acelerador lineal de protones más poderoso del mundo, buscó una solución de contención y enfriamiento de vanguardia para proteger el sistema de control del acelerador.
Solución: Soluciones de gabinete para el equipo eléctrico/electrónico para controlar los
resultados del acelerador: La solución integral cumplió con todas las especificaciones y los requisitos de contención, y se completó a tiempo y dentro del presupuesto.
SITUACIÓN
La Fuente Europea de Espalación (ESS) se propuso construir una instalación de investigación multidisciplinaria líder a nivel mundial. Una vez totalmente operativo, la instalación, basada en la fuente de neutrones más brillante del mundo, que es una máquina extremadamente avanzada y compleja, permitirá avances científicos en investigaciones relacionadas con los materiales, la energía, la salud y el medio ambiente.
El diseño de la instalación incluye el acelerador de protones lineal más potente que se haya construido, donde comienza el proceso de fragmentación para generar neutrones para la investigación. Los requisitos de alto nivel del acelerador ESS son para proporcionar un pulso de protones de 2.86 ms de duración a 2 GeV con una frecuencia de repetición de 14 Hz. Esto representa 5 MW de potencia de haz promedio con un ciclo de trabajo de 4 % en el objetivo. El ESS cuenta con una rueda objetivo de tungsteno enfriada con helio, 15 instrumentos de neutrones de última generación, un conjunto de laboratorios de alta tecnología y software y administración de datos de supercomputación. Los intrincados sistemas de control monitorean y administran decenas de miles de dispositivos e integran las operaciones de todas las infraestructuras de las instalaciones a través de una red de bases de datos de hardware, software y configuración.
Para esta increíble hazaña de la ciencia y de la ingeniería, la instalación de investigación buscó una solución de sistema de contención y enfriamiento de última generación para conectar y proteger el complejo equipo eléctrico y electrónico que controla el acelerador. El equipo de nVent SCHROFF se presentó con entusiasmo y respondió a la convocatoria altamente competitiva de licitación en 2017.
"Para muchos de nosotros, este ambicioso proyecto es una oportunidad única en la vida", apunta Ulf Broome, gerente regional de cuentas de nVent SCHROFF. "Además, estábamos seguros, gracias a nuestra experiencia en otros importantes centros de física y centros de investigación más grandes, de que nuestro amplio equipo y nuestros recursos podrían satisfacer las necesidades de diseño, instalación y entrega del ESS. ¡Nos emocionó cuando nos enteramos de que nos otorgaron el contrato!"
SOLUCIÓN
Como parte del proceso de licitación, ESS proporcionó al equipo de ingeniería de nVent SCHROFF especificaciones para racks de 19", unidades de enfriamiento y distribución de energía (PDU) utilizadas en el edificio de galería de 500 metros de largo. La galería debía constar de 20 soluciones de gabinetes de pasillo caliente, incluidos 900 racks de 19", 200 enfriadores en hilera y alrededor de 900 PDU. El equipo necesitaba ser alojado y mantenido de manera eficiente para evitar fluctuaciones de temperatura en los gabinetes electrónicos, lo cual es un requisito básico para aplicaciones físicas altamente complejas. Como un desafío adicional, la disipación del calor varió según los módulos ensamblados, con algunas áreas especificadas que requerían rangos de temperatura especialmente estrechos. (Imagen 1)
Basándose en las especificaciones, el equipo de ingeniería de SCHROFF calculó el desempeño de enfriamiento en función de la carga térmica proporcionada por el ESS para cada contención o fila de estantes, teniendo en cuenta también los peores escenarios. A medida que llegaron a las estrategias de diseño de vanguardia, realizaron una validación detallada de la solución propuesta, incluida su capacidad de manejar el enfriamiento, a través de pruebas de simulación. (Imagen 2)
La aplicación se basa en configuraciones de contención de pasillo caliente de racks que contienen los equipos electrónicos y eléctricos. Los enfriadores en el hilera se colocan para mantener un flujo de aire constante frente a cada rack, y se proporcionan redundancias para los enfriadores en hilera. La aplicación también permite que las velocidades de los ventiladores se adapten a las cargas de calor variables en los diferentes sectores y ofrezca opciones de ahorro de energía. Todos los productos especificados provienen de la amplia cartera de productos estándar de nVent SCHROFF, especialmente diseñados para permitir a los ingenieros configurar sistemas únicos, altamente disponibles y rentables.
Armado con una solución integral que cumplió con todos los requisitos de licitación establecidos, nVent SCHROFF proporcionó dibujos con los productos propuestos especificados y simulaciones a ESS para su aprobación.
En el proceso, las especificaciones originales de la licitación cambiaron varias veces a medida que los detalles de diseño de los diversos sistemas aceleradores evolucionaron durante la construcción de varios años. Con cada cambio, el ágil equipo de nVent SCHROFF escuchó atentamente la nueva dirección, adoptó las configuraciones de producto en consecuencia, y realizó nuevos cálculos y simulaciones para adaptar y entregar la solución modificada.
La solución final consta de configuraciones simétricas de bastidores para cada fila, con enfriadores y redundancias para mantener un flujo de aire homogéneo. También permite variaciones de velocidad del ventilador para adaptarse a las cargas de calor en los diferentes sectores y proporcionar opciones de ahorro de energía. (Imagen 3)
RESULTADOS
Ahora, la solución final incluye 20 contenciones de pasillo caliente que incluyen más de 900 racks Schroff Varistar de 19", alrededor de 200 unidades de enfriamiento Varistar SHX y cerca de 900 unidades de distribución de energía (PDU). El equipo de SCHROFF completó cada una de sus responsabilidades designadas, desde el diseño hasta la entrega, la instalación y la puesta en marcha, según el cronograma y el presupuesto acordados.
"Es un proyecto multifacético y vivo, y nos complace ser flexibles y ágiles en nuestro apoyo, especialmente porque se hicieron ajustes para honrar las necesidades de la comunidad científica", señala Carsten Müller, ingeniero principal de proyectos de nVent. "Estamos contentos de ofrecer calidad, diseño e instalación a ESS, y también con la funcionalidad de la solución. Estamos muy felices de participar en este proyecto científico".
De cara al futuro, el equipo de SCHROFF está listo para continuar apoyando el ESS en varias áreas.
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Contacto con los medios en nVent:
Jasmin Goelzenleuchter
Gerente de marketing
nVent
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Jasmin.Goelzenleuchter