ES2281852T3 - Zapata de apoyo antisismico, dispositivo de soporte de una estructura y uso del mismo. - Google Patents

Zapata de apoyo antisismico, dispositivo de soporte de una estructura y uso del mismo. Download PDF

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ES2281852T3 ES04816405T ES04816405T ES2281852T3 ES 2281852 T3 ES2281852 T3 ES 2281852T3 ES 04816405 T ES04816405 T ES 04816405T ES 04816405 T ES04816405 T ES 04816405T ES 2281852 T3 ES2281852 T3 ES 2281852T3
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Abstract

Zapata de apoyo antisísmico que comprende un pedestal de apoyo y de soporte (15) de la zapata (8) en una superficie soporte (1a), por lo menos un elemento esférico de rodadura (16) montado para que pueda girar libremente alrededor de un centro de rotación en un cojinete (17) solidario del pedestal de apoyo (15) y de una base de soporte (18) que descansa en el elemento de rodadura esférico (16) por medio de una superficie de apoyo (18a) cóncava, caracterizada porque el pedestal de apoyo (15) comprende una plantilla de apoyo (20) solidario por lo menos de un cojinete (17), fabricada de forma de reposar libremente en la superficie soporte (1a) y sostener la zapata (8) en su sitio sin medio de fijación en la superficie soporte (1a), y que la zapata se apoyo (8) comprende medios (24) de suspensión del pedestal de apoyo (15) en la base de soporte (18) y de retroceso elástico en las direcciones radiales alrededor de un eje (22¿) de la base de soporte (18) sensiblemente perpendicular a la plantillade apoyo (20), unidos, por una parte, a la base de soporte (18) y, por otra, al pedestal de apoyo (15) que comprende la plantilla de apoyo (20) y el cojinete (17).

Description

Zapata de apoyo antisísmico, dispositivo de soporte de una estructura y uso del mismo.
La invención se refiere a una zapata de apoyo antisísmico y a un dispositivo de soporte de una estructura, en particular de una estructura vertical de gran altura que puede ser trasladada e instalada en un emplazamiento industrial, en especial en una central nuclear.
Las centrales nucleares comprenden uno o varios reactores en los cuales se utilizan conjuntos de combustible, incluyen normalmente uno o varios edificios de combustible contiguos a un edificio del reactor, en los que se realizan las operaciones de evacuación de los conjuntos de combustible gastados, el examen y la reparación de estos conjuntos de combustible y la preparación de la carga del reactor con conjuntos de combustible nuevos o conjuntos recuperados. El edificio de combustible contiene normalmente una piscina de almacenamiento de combustible gastado que se puede poner en comunicación con una piscina del reactor nuclear. En el interior de la piscina de combustible, se hace necesario en general realizar complejas operaciones de examen y medición en los conjuntos de combustible gastados y eventualmente operaciones de reparación y recuperación de los conjuntos de combustible.
Los conjuntos de combustible de los reactores nucleares refrigerados por agua, en especial los conjuntos de combustible de los reactores nucleares refrigerados por agua a presión, que son de forma prismática recta y que están colocados verticalmente en el núcleo del reactor, presentan una gran longitud y una pequeña sección transversal, pudiendo presentar una longitud del orden de 4 m o más y una sección cuadrada cuyo lado mide alrededor de 0,20 m. Las varillas de combustible son introducidas en la estructura de soporte del conjunto de combustible para constituir un haz que ocupa la mayor parte de la longitud del conjunto de combustible.
Para realizar las operaciones de control, medición o examen visual en los conjuntos de combustible, se debe disponer de una estructura de gran altura (por ejemplo, del orden de 5 m) en la que se introduce en posición vertical sucesivamente cada uno de los conjuntos de combustible a controlar, comprendiendo la estructura de soporte medios de guiado y de desplazamiento de los dispositivos de examen, control, o medición, en especial en la dirección vertical.
La instalación de control de los conjuntos de combustible presenta una estructura alargada de gran altura que debe ser situada en el interior de la piscina de combustible, de forma que descanse en el fondo de la piscina, en la zona prevista para realizar los controles y exámenes de los conjuntos de combustible.
Normalmente presenta ventajas hacer las instalaciones de control y de examen de los conjuntos de combustible, de tal forma que se puedan transportar desde un edificio de combustible a otro, en un mismo emplazamiento o entre emplazamientos diferentes de centrales nucleares. Así se rentabiliza la utilización de estas instalaciones que solo se ponen en funcionamiento de vez en cuando, en el curso de la explotación de la central nuclear, por ejemplo, durante las operaciones de carga y recarga de los conjuntos de combustibles en el núcleo del reactor nuclear.
Igualmente es deseable poder situar la instalación de examen y de control en una zona de la piscina de combustible que pueda elegirse en función de la posición de los bastidores de almacenamiento de los conjuntos de combustible gastados en la piscina de combustible. Por tanto, se debe disponer de medios de soporte de la estructura que sean perfectamente estables, que permitan el ajuste de la verticalidad de la estructura y que comprendan medios de apoyo en el fondo de la piscina, que puedan ser fácilmente separados del fondo de la piscina o montados y ajustados, para la instalación de la estructura en la piscina.
El fondo de la piscina de combustible está normalmente constituido por una losa de hormigón recubierta de una envolvente de acero inoxidable que constituye la superficie de soporte de la estructura. Esta superficie de soporte puede presentar ciertos defectos de planicidad o de horizontalidad, de manera que se debe ajustar la verticalidad de la estructura de la instalación de examen y de control antes de su puesta en funcionamiento, lo que es necesario para asegurar un desplazamiento y un ajuste satisfactorios de los medios de examen y de control.
Además, puede ser necesario prever un soporte antisísmico de la estructura de la instalación de examen y de control, con el fin de evitar cualquier riesgo de caída o destrucción de la estructura de control o de daño al conjunto de combustible examinado, en el caso de un seísmo de magnitud importante, por lo menos en ciertas zonas de implantación de las centrales nucleares.
Se conocen diferentes tipos de dispositivos de apoyo o zapatas antisísmicas que pueden ser utilizadas para proteger ciertos edificios, en especial edificios de viviendas o edificios industriales tales como los edificios de una central nuclear o también en obras de ingeniería civil, tales como puentes. Tales dispositivos de apoyo antisísmico comprenden un pedestal de apoyo que se fija de forma estable en una superficie de soporte que puede ser la superficie del suelo, de una cimentación o de un elemento de apoyo de una obra de ingeniería, una base de soporte y apoyo solidario de la estructura a soportar y medios de deslizamiento o de rodadura intercalados entre la base de soporte y el pedestal de apoyo.
Por ejemplo, como se describe en la patente US-5.599.106 y en la patente WO-01/42593, se pueden utilizar elementos de rodadura tales como bolas o rodillos intercalados entre las placas de apoyo constituyendo superficies de rodadura y de fijación de los elementos de rodadura. Una placa de apoyo inferior del dispositivo de apoyo se fija de forma estable en el suelo o en un elemento de ingeniería. Por lo menos una placa de apoyo superior que reposa en los elementos de rodadura puede desplazarse de manera limitada con respecto al pedestal de apoyo, durante un seísmo, arrastrando las solicitaciones en cualquier dirección.
Semejantes dispositivos que están anclados al suelo o sobre un elemento de ingeniería y que permanecen estables en el suelo o sobre un elemento de ingeniería no pueden servir como zapatas de apoyo para una estructura transportable que debe colocarse preferentemente al mismo tiempo que sus zapatas de apoyo antisísmicas y que debe contener medios de ajuste, en especial de verticalidad.
Por otra parte, se conocen medios de rodadura denominados accionadores de bolas que permiten desplazar objetos pesados en cualquier dirección, en una superficie de apoyo o contra una superficie de guiado. Tales accionadores de bolas comprenden un elemento de rodadura esférico montado con movimiento rotativo libre en un cojinete de bolas solidario de un pedestal de apoyo del accionador de bolas sobre la superficie de soporte o de guiado. Estos accionadores de bolas de muy poco rozamiento y que tienen un centro de rotación esférico que permite desplazamientos en cualquier dirección pueden ser de gran interés en el caso de dispositivos de apoyo antisísmico. Hasta la actualidad tales dispositivos han estado reservados al campo de la manutención.
La patente US-A-4917211 describe una zapata de apoyo con las características del preámbulo de la reivindicación 1.
El objetivo de la invención es por lo tanto dar a conocer una zapata de apoyo antisísmico que comprende un pedestal de apoyo y de fijación de la zapata en una superficie de soporte, por lo menos un elemento de rodadura esférico montado con movimiento libre alrededor de un centro de rotación en un cojinete solidario del pedestal de apoyo y una base de soporte que reposa en el elemento de rodadura esférico, pudiendo ser utilizada esta zapata de apoyo para el soporte de una estructura transportable sin preparar la superficie de soporte y con un ajuste de la verticalidad de la estructura.
Con este objetivo, el pedestal de apoyo comprende una plantilla de apoyo solidaria de un cojinete, realizada de manera de apoyar libremente en la superficie de soporte y de sostener la zapata en su sitio sin medio de fijación en la superficie de soporte, y la zapata comprende por lo menos tres medios de suspensión del pedestal de apoyo a la base de soporte y de retroceso elástico en las direcciones radiales alrededor del eje de la base de soporte sensiblemente perpendicular al pie de apoyo, unidos, de una parte, a la base de soporte y, de otra parte, al conjunto que comprende el pie de apoyo y el cojinete.
La invención se refiere igualmente a un dispositivo de soporte de una estructura y, en particular, de una estructura alargada en la que se debe ajustar la verticalidad.
Según las modalidades particulares tomadas aisladamente o en combinación:
- la superficie cóncava de apoyo de la base de soporte en el elemento de rodadura esférico es una superficie de revolución que tiene una de las siguientes formas: esférica, cónica, paraboloide, elipsoidal;
- la zapata comprende un único elemento de rodamiento esférico montado rotativo en un cojinete de bolas que tiene un centro de rotación dispuesto en el eje de la base de soporte;
- la zapata comprende una variedad de elementos esféricos de rodadura dispuestos cada uno de ellos en un cojinete, estando situados los centros de rotación de los cojinetes en al menos un círculo centrado en el eje de la base;
- el cojinete central, presenta un centro de rotación según el eje de la base y los demás cojinetes de la variedad de cojinetes están dispuestos alrededor del eje, de forma que los centros de rotación de los elementos esféricos de rodadura de los otros cojinetes de la variedad de cojinetes estén dispuestos en un círculo que tenga por centro de rotación el cojinete central;
- los medios de suspensión y de retroceso elástico están constituidos por al menos tres resortes helicoidales unidos cada uno por un primer extremo longitudinal a una zona periférica de la base de soporte y por un segundo extremo longitudinal a una zona periférica externa del pedestal de apoyo dispuesto en el interior de la parte periférica de la base de soporte, teniendo cada uno de los resortes una dirección longitudinal sensiblemente radial respecto a la base y una inclinación hacia arriba, desde la zona periférica externa del pedestal de apoyo hacia la zona periférica de la base, estando los resortes contraídos en tracción, de forma de asegurar el retroceso elástico del pedestal de apoyo del cojinete y del elemento de rodadura en posición centrada respecto al eje de la base de soporte y la puesta en contacto del elemento de rodadura esférica con una superficie interior de apoyo de la base, cuando la plantilla no esté en contacto con la superficie de soporte, estando el pedestal de apoyo suspendido libremente de la base por medio de resortes;
- la base de soporte comprende una parte superior en forma de casquillo que tiene por eje el eje de la base de soporte, perforado interiormente al menos en una parte de su longitud y que comprende una ranura de guiado que sale por su superficie lateral externa que tiene la dirección del eje de la base de soporte, y además la zapata antisísmica comprende un árbol de accionamiento que tiene una parte fileteada ajustada por roscado en la parte perforada del casquillo de la base en la dirección del eje de la base y por lo menos una pieza de guiado y de acoplamiento en la que el árbol se monta para girar alrededor del eje de la base de soporte y solidario en translación de por lo menos una pieza de guiado que comprende un elemento de guiado que tiene un tetón de guiado introducido en la ranura del casquillo de la base para su guiado en translación axial, produciendo el giro del árbol solidario en traslación axial de al menos una pieza de fijación y de guiado en el sentido del roscado o desenroscado en el interior de la abertura perforada del casquillo de la base un desplazamiento de traslación de la pieza de acoplamiento y de guiado en la dirección del eje de la base, respecto a la base de soporte.
La invención se aplica igualmente a un dispositivo de soporte de una estructura de una instalación transportable, pudiendo instalarse sobre una superficie de soporte que comprenda al menos tres zapatas de apoyo antisísmico según la invención, tal como se ha definido anteriormente y un marco rígido que se apoya en las bases de soporte de las zapatas antisísmicas.
El dispositivo de soporte puede realizarse mediante una instalación, solidaria del dispositivo de soporte, para asegurar el ajuste de la verticalidad de una estructura alargada; en este caso, la instalación comprende por lo menos una zapata antisísmica ajustable, tal como la descrita anteriormente, cuya pieza de acoplamiento y de guiado es solidaria del marco rígido del dispositivo de soporte y móviles en traslación en la dirección del eje de la base de soporte de la zapata antisísmica mediante la rotación del árbol de accionamiento.
El dispositivo de soporte puede contener normalmente un marco de forma cuadrada o rectangular y cuatro zapatas antisísmicas ajustables, fijadas cada una de ellas, respectivamente, por medio de una pieza de acoplamiento y de guiado en una esquina del marco.
La invención se aplica igualmente a la utilización de un dispositivo de soporte según la invención para el soporte de una instalación de examen y de control de conjuntos de combustible nuclear en una piscina de una central nuclear, siendo la instalación totalmente autónoma y pudiendo instalarse sin acondicionamiento en la piscina de la central nuclear, por el hecho de que está destinada a apoyarse en el fondo de piscina por medio de las plantillas de los dispositivos de soporte y que contiene medios propios para la manutención de los conjuntos de combustible, permitiendo liberar del uso de los medios de manutención de los conjuntos de combustible de la central nuclear.
Con el fin de comprender mejor la invención, se describe a continuación, a título de ejemplo, con referencia a las figuras adjuntas en el anexo, una estructura de una instalación de examen y control de conjuntos de combustible y sus medios de soporte en el fondo de una piscina, comprendiendo zapatas de apoyo antisísmico según la invención.
La figura 1 es una vista, en alzado, de la instalación de examen y control, de conjuntos de combustible que reposan en el fondo de una piscina de una central nuclear.
La figura 2 es una vista superior de la instalación representada en la figura 1.
La figura 3 es una vista, en sección parcial, vertical, de una zapata de apoyo antisísmica de un dispositivo de soporte de la instalación representada en las figuras 1 y 2.
La figura 4 es una vista superior de la zapata de apoyo antisísmica representada en la figura 3.
La figura 5 es una vista, en sección parcial, vertical, análoga a la vista de la figura 3, de una zapata antisísmica según una variante de realización.
La figura 6 es una vista superior de la zapata antisísmica representada en la figura 5.
En la figura 1, se ha representado, en el interior de una piscina de combustible (1) de una central nuclear, una instalación (2) de control y de examen de conjuntos de combustible.
La piscina (1) comprende un fondo (1a) horizontal y una pared vertical (1b) constituida por paredes de hormigón, recubiertas de chapas de acero inoxidable.
La instalación (2) de examen y de control de conjuntos de combustible comprende una estructura vertical (2a) alargada, es decir que presenta una altura muy superior a sus dimensiones transversales, destinada a recibir conjuntos de combustible en posición vertical. A lo largo de la altura de la estructura vertical (2a) se disponen, en particular, medios (2b) de guiado y desplazamiento del conjunto (3) que lleva los medios de examen, de control y/o de medición de los conjuntos de combustible introducidos en la estructura (2a) por la parte superior. La instalación puede contener igualmente medios propios de manutención de los conjuntos de combustible, haciéndola autónoma e independiente de los medios de manutención de la central nuclear. Es este caso, la instalación permite liberarse de todo medio de manutención de los conjuntos de combustible de la central nuclear (por ejemplo, pasarelas) para efectuar el examen de los conjuntos de combustible. Esta etapa ya no está en el camino crítico de las operaciones a efectuar durante un paro de la central nuclear.
En la figura 1, se ha representado el dispositivo móvil de examen (3), en su posición superior (3), y en su posición inferior (3'), junto al fondo de la piscina, permitiendo al desplazamiento del dispositivo de examen (3) entre las posiciones (3) y (3') efectuar los controles, exámenes o mediciones en todas las zonas del conjunto de combustible introducido en la estructura vertical (2a).
En su parte superior, la estructura (2a) comprende medios (4) y (4') de guiado de herramientas de intervención en el interior de la piscina y de introducción del conjunto de combustible en la estructura (2a) de la instalación (2).
En la figura 2, se ha representado un conjunto de combustible (6) de forma prismática recta, de sección cuadrada, introducido, en una posición que permite el control y examen, en la estructura vertical (2a) de la instalación (2) que presenta una formal general cilíndrica y una sección circular. El conjunto de combustible descansa sobre un pedestal (2c) rotativo alrededor de un eje vertical, en la parte inferior de la estructura vertical (2a).
La instalación (2) comprende además un conjunto (5) de soporte de la estructura vertical (2a) que descansa en la superficie horizontal del fondo (1a) de la piscina (1), por medio de las zapatas antisísmicas (8).
Tal como se aprecia en especial en la figura 2, el dispositivo de soporte (8) comprende un chasis de tubos (o conjuntos de cualquier otro perfil) que tiene una disposición horizontal y que reposa en las zapatas antisísmicas (8). El marco del dispositivo de soporte (5) comprende, en particular, elementos tubulares (7) unidos en sus extremos a casquillos (9) de fijación del cuadro del dispositivo de soporte (5) en las zapatas antisísmicas (8). Los elementos tubulares (7) están unidos dos a dos por sus extremos, a un casquillo de fijación en una zapata antisísmica (8), de tal forma que la estructura se apoya en el fondo de la piscina, por medio de una zapata antisísmica (8), a la altura de cada una se las esquinas del marco cuadrado designado en su conjunto por la marca (10).
Uno de los elementos tubulares (7) del marco cuadrado rígido (10) se interrumpe en su parte central y no comprende más que dos extremos que están unidos a un marco rectangular (10') solidario del marco (10) y que asegura, con el marco (10), el soporte de la estructura (2a). Unas escuadras de soporte (11) se apoyan por una parte horizontal en los marcos (10) y (10') y por otra parte en la estructura vertical (2a) y contiene dos montantes (11') en los que apoya la estructura vertical (2a) en su parte inferior, mediante muñones horizontales ajustados en los montantes (11').
El dispositivo de soporte (5) comprende igualmente cuatro barras de soporte inclinadas (12) que pueden ser elementos tubulares y que están unidos, en uno de sus extremos, a una zapata antisísmica y, en su otro extremo, a un muñón horizontal solidario de una parte de la estructura vertical (2a). Sobre cada uno de los muñones horizontales solidarios de la estructura vertical (2a) se acoplan los extremos de dos barras de soporte inclinadas (12), cuyos segundos extremos se unen, cada uno de ellos, a una zapata antisísmica (8). Los muñones de fijación de las barras inclinadas (12) están fijados en la estructura vertical (2a) a una altura situada sensiblemente por encima del nivel inferior de la estructura vertical (2a), por ejemplo, a un nivel situado entre un tercio y la mitad de la altura total de la estructura vertical (2a). Se obtiene de esta forma una fijación estable de la estructura vertical alargada (2a) en el dispositivo de soporte (5) de la instalación de control (2).
Como se observa en la figura 2, la estructura vertical (2a) comprende una zona central de forma cilíndrica de sección circular en la que se acopla el conjunto de combustible (6) a controlar, cuyo eje es vertical; en el interior de esta parte cilíndrica de la estructura vertical (2a), se monta el conjunto de combustible que puede girar alrededor de su eje vertical en un pedestal giratorio (2c) conducido por el dispositivo de soporte (5). Un conjunto a motor (13) permite hacer girar el pedestal giratorio (2c) alrededor de un eje vertical, de forma que presente cada una de las caras laterales del conjunto de combustible, sucesivamente con respecto al dispositivo de examen y de control (3).
En dos de los elementos tubulares (7) del marco (10) se montan, lateralmente, topes de apoyo (14) y (14') de la instalación de examen y de control (2) contra dos paredes de la piscina a 90º tales como las paredes (1b). El dispositivo de examen y de control (2) puede situarse en cualquier sitio del fondo (1a) de la piscina, y en particular, junto a una pared vertical (1b), apoyando o no los topes (14) contra la pared vertical.
En las figuras 3 y 4, se ha representado una zapata antisísmica de apoyo del dispositivo de soporte (5) de la instalación (2), en una vista en corte parcial vertical y de una vista desde arriba, respectivamente.
La zapata antisísmica (8) comprende en especial un pedestal de apoyo (15) que descansa en el fondo (1a) de la piscina, un elemento de rodadura esférica (16) montado para girar libremente alrededor de un centro de rotación esférico en el interior de un cojinete de bolas (17) solidario del pedestal (15) y una base de soporte (18) que reposa en el elemento de rodadura (16) por una superficie interna de apoyo (18a) cóncava en forma de casquete esférico de gran radio de curvatura.
La superficie interna de apoyo (18a) del soporte (18) puede presentar otras formas además de esférica, por ejemplo, forma cónica, elipsoidal o paraboloidal. Puede considerarse cualquier superficie cóncava simétrica de revolución. Esta forma de la superficie de apoyo (16a) debe permitir el retroceso de la base de soporte en ausencia solicitación lateral, a una posición tal que el eje de revolución de la superficie de apoyo se sitúe en el eje vertical de la zapata.
Según la invención, el pedestal de apoyo (15) comprende, en particular, una plantilla de apoyo (20) destinada a apoyarse libremente en el fondo (1a) de la piscina y a mantener en su sitio la zapata antisísmica (8), soportando la instalación de examen y control (2), sin medios de fijación en el fondo de la piscina. La plantilla de apoyo (20) se fabrica con un material que presenta un coeficiente de rozamiento elevado en la superficie de soporte del fondo (1a), constituida generalmente de chapa de acero inoxidable. Por ejemplo, la plantilla de apoyo (20) puede fabricarse con un polímero, cuyo coeficiente de rozamiento en la superficie de acero inoxidable es por lo menos 0,5. En este caso, siendo el peso que ejerce la estructura en el agua de 1300 daN, la resistencia al deslizamiento del conjunto de las zapatas en contacto con el suelo es aproximadamente 650 daN.
En la plantilla (20) se fija un soporte (19) destinado a asegurar el montaje del cojinete de bolas (17), en el que se monta la bola (16) para que ruede libremente alrededor de su centro. El pedestal de apoyo (15) comprende un conjunto constituido por la plantilla (20), el soporte (19) y el cojinete de bolas (17) montados de manera rígidamente solidaria.
El cojinete de bolas (17) comprende una cubeta que tiene una superficie cóncava sensiblemente hemisférica en la que se disponen hileras de cojinetes de bolas (21), separadas unas de otras por elementos de cajas de rodadura, según los sectores de la superficie hemisférica. El elemento de rodadura (16) constituido por un cuerpo esférico rígido y resistente de acero descansa en las bolas de rodamiento (21), teniendo la cavidad del cojinete hemisférico (17) un radio superior al radio del elemento esférico (16) en una longitud sensiblemente igual al diámetro de las bolas (21), de forma que el elemento esférico (16) y la cavidad hemisférica del cojinete de bolas (17) presentan el mismo centro que es el centro de rotación libre del elemento esférico (16) en el cojinete de bolas (17). El eje (22) de la zapata antisísmica (8) es el eje del cojinete (17) que pasa por el centro de la cavidad hemisférica y perpendicular a la superficie de apoyo de la plantilla (20) en la superficie de soporte (1a). Este eje es vertical cuando la superficie (1a) es perfectamente horizontal, tal como se ha representado en la figura 3.
En lugar de un cojinete de bolas en una cubeta hemisférica, se puede considerar la utilización de cualquier superficie cóncava en la que el elemento de rodadura esférico pueda desplazarse en contacto con medios de rodadura de uno o varios cojinetes o directamente en contacto con la superficie cóncava del cojinete. Tal superficie de contacto puede ser, por ejemplo, de forma cónica, elipsoidal o paraboloide. En todos los casos, la superficie del cojinete asegura el mantenimiento del elemento esférico de rodadura con su centro en el eje del cojinete o un retroceso del elemento de rodadura, tal que su centro de encuentre en el eje de la superficie cóncava en ausencia de solicitación lateral. Las dimensiones transversales de la superficie cóncava del cojinete en el caso en que el elemento esférico se desplace libremente en esta superficie cóncava deberán ser suficientes para mantener al elemento esférico en la superficie cóncava del cojinete para el terremoto previsto de mayor intensidad.
La base de soporte (18) comprende una parte en forma de disco que constituye la base propiamente dicha, cuya superficie interior (18a) en forma de casquete esférico está en contacto con el elemento esférico de giro libre (16) en el que descansa la base (18). En la periferia de esta parte en forma de disco, la base (18) comprende un reborde (18b) cilíndrico que tiene por eje, el eje (22') de la base (18), que está situado en la figura 3 según el eje (22) de la zapata (8), es decir, el eje del cojinete de bolas (17a) perpendicular a la superficie (1a). En su parte inferior, la parte periférica (18b) de la base (18) de forma cilíndrica comprende unas aberturas (23) de enganche de un primer extremo de unos resortes helicoidales (24), cuyo segundo extremo se une a una lengüeta de enganche (25) en voladizo respecto a la superficie periférica externa del elemento (19) de fijación del cojinete (17) solidario a la plantilla de apoyo (20).
Tal como se aprecia en la figura 4, se disponen seis resortes (24) en direcciones radiales entorno del eje (22) de la zapata antisísmica (8), de forma que las direcciones longitudinales de tracción de dos resortes (24) sucesivos forman entre ellas un ángulo de aproximadamente 60º.
Las aberturas (23) de fijación del primer extremo de los resortes (24) en el borde periférico interno de la base (18) están repartidas a distancias constantes según la periferia de la base (18) y del mismo modo las lengüetas (25) de enganche de los segundos extremos de los resortes (24) están repartidas a distancias regulares en la periferia externa de la pieza (19) de fijación del cojinete (17) solidario a la plantilla de apoyo (20).
Los resortes (24) que están contraídos en tracción en el montaje aseguran un retroceso del pedestal de apoyo (15), del cojinete de bolas (17) y del elemento de rodadura esférica (16) en dirección del eje (22') de la base de soporte (18), cuando la plantilla (20) no está en contacto con la superficie de apoyo (1a), estando entonces el conjunto que comprende el pedestal de apoyo (15), el cojinete (17) y el elemento esférico (16) suspendido debajo de la base de soporte (18). Preferentemente, los resortes (24) están ligeramente inclinados respecto al plano horizontal, de forma que la dirección longitudinal de tracción de los resortes (24) sea dirigida hacia arriba y hacia el exterior, es decir, en la dirección que empuje el zócalo de apoyo (15) hacia el borde periférico (18b) de la base (18).
Cuando la plantilla de apoyo (20) no está en contacto con una superficie de soporte, por ejemplo, durante el transporte y la manutención de la instalación de examen y de control (2) en posición vertical antes de depositarla en el fondo de la piscina, el conjunto constituido por el pedestal de apoyo (15), el cojinete (17) y el elemento de rodadura esférica (16) retrocede por los resortes (24) a una posición tal que el pedestal de apoyo (15) y el cojinete de bolas (17) presentan un eje vertical según el eje (22') de la base (18), teniendo el elemento esférico (16) su centro en este eje (22') y manteniéndose en contacto con la superficie de apoyo (18a) de la base (18), según el eje (22'). La superficie de apoyo de la plantilla de apoyo (20) es entonces perpendicular al eje (22') de la base (18).
Durante un seísmo, la base de soporte (18) se desplaza respecto al pedestal (15) bajo el efecto de las solicitaciones laterales. El diámetro o, de forma más general, las dimensiones transversales de la superficie interna de apoyo de la base de soporte son tales que, después de un desplazamiento de la base de soporte respecto al cojinete, bajo el efecto del seísmo, la superficie de apoyo de la base queda en contacto con el elemento de rodadura esférica. El reborde (18b) de la base permite, en el caso de un seísmo de gran intensidad, mantener la base retenida en el pedestal (15) por efecto de tope.
La base (18) comprende una parte superior en forma de casquillo que tiene por eje el eje (22') de la base, que se prolonga por la parte superior central de la base hasta cierta altura en la dirección del eje (22'). El casquillo (18c) comprende una parte roscada interna (18'c) que se extiende prácticamente en toda la longitud de su escariado del eje (22') y una lumbrera de guiado longitudinal (18d) paralela al eje (22) que sale por la superficie lateral del casquillo (18c) y que se prolonga en un tramo de la longitud del casquillo (18c).
Un árbol (26) que presenta una parte fileteada inferior (26a) cuyo fileteado corresponde al fileteado de la parte perforada (18'c) del casquillo (18c) se ajusta por roscado en el interior del escariado perforado (18'c) del casquillo (18c) de la base (18). En el extremo opuesto a su parte fileteada (26a), el árbol (26) comprende una parte perfilada (26b), por ejemplo, de sección hexagonal. El eje del árbol (26) se dispone según el eje (22') de la base (18), cuando el árbol (26) se atornilla por su parte fileteada (26a) en el escariado perforado (18'c) del casquillo (18c).
En su parte central, entre la parte fileteada y la parte perfilada del extremo (26b), el árbol (26) comprende dos partes cilíndricas ensanchadas diametralmente (26c) y (26d), estando la parte (26c) rodeada por una empaquetadura de cojinete liso (27) que es retenido axialmente por la parte ensanchada (26d). El cojinete liso (27) en la periferia de la parte (26c) del árbol (26) se introduce en una parte del escariado interno de una pieza de acoplamiento tubular (28), rígidamente solidaria de una pieza de sujeción y de guiado (29) de forma tubular, estando las piezas (28) y (29) sujetadas gracias al cojinete liso (27) alrededor de la parte (26c) del árbol (26) y a un segundo cojinete liso (27'), en una disposición coaxial respecto al árbol (26), estando dicho árbol acoplado en una disposición coaxial al escariado perforado (18'c) de la base (18).
La pieza de guiado (29) comprende un elemento de guiado (30) situado en una posición radial que comprende un dedo de guiado ajustado por deslizamiento en la ranura (18d) del casquillo (18c) de la base (18).
Un conjunto de tuercas y arandelas (31), atornillado en la parte del árbol (26) adyacente a la parte perfilada (26b), asegura la conservación de una parte del extremo del segundo cojinete liso (27') contra la pieza (28) y, por medio de la parte ensanchada (26d) y del cojinete (27) del árbol (26) contra la superficie inferior de la pieza (28). El árbol (26) es montado así solidario de las piezas (28) y (29) para la traslación en la dirección del eje (22) y libre para la rotación respecto a la pieza (28), por medio de los soportes lisos (27) y (27').
Cuando se pone en rotación el árbol (26), utilizando una herramienta solidaria del extremo de una pértiga sujetada al elemento perfilado (26b), se produce, según el sentido del giro del árbol (26), el roscado o desenroscado de la parte fileteada (26a) del árbol (26) en el escariado perforado (18'c) de la base (18). La pieza de guiado (29) solidaria de la pieza (28), a su vez solidaria del árbol (26) en traslación, no puede girar y la base (18) es inmóvil en rotación por el hecho del acoplamiento del dedo de guiado (20) en la ranura (18d). El conjunto de piezas (28) y (29) se desplaza en traslación en la dirección del eje (22).
En las figuras 3 y 4, se ha representado en rayas mixtas los elementos tubulares (7) y el manguito de unión (9) del marco (10) de un dispositivo de soporte (5) de una instalación de examen y de control, tal como la representada en las figuras 1 y 2.
El marco (10) del dispositivo de soporte (5) de la instalación está unido, en cada uno de sus esquinas, por medio de un manguito (9), a la pieza de guiado (29) y a la pieza (28) de acoplamiento y de montaje giratorio del árbol (26) de una zapata antisísmica (8). De esta manera, cuando una zapata antisísmica (8) se apoya por medio de su plantilla de apoyo (20) en una superficie de soporte (1a), se puede desplazar, haciendo girar el árbol (26) en un sentido o en otro, una fracción de ángulo del dispositivo de soporte en la dirección vertical, ya sea hacia arriba o hacia abajo. Se puede así ajustar la inclinación del marco (10) de soporte (5) y por tanto la inclinación de la estructura vertical (2a) de la instalación (2). El eje (22') de las piezas (28) y (29) de acoplamiento y de guiado del cojinete antisísmico (8) se inclina respecto a la dirección del eje (22) del pedestal (15) y de la base (17), que es generalmente vertical. El casquillo (18c) de la base (18) de la zapata antisísmica que está acoplado con un pequeño juego en el interior de la pieza de guiado (29), y cuya ranura (18d) está sujetada con el dedo del elemento de guiado (30) de la pieza (29), debe pivotar con la pieza (29), respecto al eje del pedestal de apoyo (15) perpendicular a la superficie de apoyo de la plantilla (20) y del cojinete (17), lo que es posible, por el hecho que la base está unida al pedestal de apoyo (15) únicamente por los resortes (24) y descansa en el elemento esférico de rodadura (16).
En el caso en que la superficie de soporte (1a) no sea perfectamente horizontal o contenga zonas inclinadas respecto al plano horizontal, la plantilla de apoyo (20) de las zapatas antisísmicas o de alguna zapata antisísmica es susceptible de colocarse en una posición que no sea perfectamente horizontal, de manera que el eje (22) del pedestal (15) y del cojinete (17) no es perfectamente vertical. En este caso, se produce una desalineación del eje (22') de las bases (18) de las zapatas antisísmicas (8) de la instalación de examen y de control (2) o al menos de algunas zapatas antisísmicas, respecto al eje (22) del cojinete de bolas perpendicular a la plantilla de apoyo de las correspondientes zapatas (8). Este descentrado de adaptación en el momento de depositar la instalación que contiene las zapatas antisísmicas es posible en cada zapata, gracias al montaje flotante de la base (18) en el elemento de rodamiento (16) y a la unión del pedestal de apoyo (15), únicamente por medio de resortes.
Para la colocación de la instalación (2) tal como se ha representado en las figuras 1 y 2 en el fondo (1a) de la piscina (1) de la central nuclear, se utiliza un medio de transporte y de manipulación que se desplaza en el interior de la piscina (1) hasta la vertical del emplazamiento sobre la que se debe depositar la instalación de examen y de control (2). Gracias al dispositivo de manipulación, se hace descender la instalación en la vertical hasta el momento en que las zapatas antisísmicas (8) entran en contacto con la superficie de soporte (1a) del fondo de la piscina por medio de sus plantillas de apoyo. Como se ha explicado anteriormente, en el caso en que la superficie del fondo (1a) de la piscina presente defectos de horizontalidad, las zapatas antisísmicas (8) pueden compensar con holgura estos defectos de horizontalidad gracias al montaje flotante de las bases (18) en los pedestales de apoyo (15), por medio de los elementos de rodadura (16).
Las plantillas de apoyo (20) de las cuatro zapatas antisísmicas (8) reposan por tanto perfectamente en la superficie de soporte del fondo (1a) de la piscina (1).
Durante el transporte de la instalación (2) fijada a un medio de manipulación, los pedestales de apoyo (15) de las zapatas antisísmicas están suspendidas de las bases (18) de estas zapatas por medio de resortes que aseguran el retroceso del pedestal de apoyo y del cojinete a su posición centrada, es decir, de tal forma que el eje (22) del cojinete de bolas perpendicular a la plantilla de apoyo (20) sea dispuesto según el eje (22') de la base (18), en cada una de las zapatas antisísmicas, manteniendo además el elemento de rodadura (16) en contacto con la superficie inferior de apoyo de la base (18). Por tanto se realiza el depósito de la instalación con sus zapatas de apoyo en las orientaciones ideales respecto al dispositivo de soporte.
Cuando la instalación (2) se ha depositado en el fondo de la piscina por medio de sus zapatas de apoyo (8), se controla la verticalidad de la estructura (2a), por ejemplo gracias a un inclinómetro y se ajusta la inclinación de la estructura vertical, de forma que su eje sea perfectamente vertical ajustando la inclinación del dispositivo de soporte (5). Este ajuste se efectúa por ajuste de la altura de las zapatas antisísmicas (8), tal como se ha indicado anteriormente. Se obtiene así una perfecta colocación y un perfecto ajuste de la verticalidad de la instalación de examen y control (2).
Durante un seísmo, se ejercen solicitaciones laterales horizontales en la estructura (2a) de la instalación que descansa en las zapatas de apoyo antisísmico (8). Los soportes de base (18) de las zapatas de apoyo (8) se desplazan respecto a los pedestales correspondientes por rodadura en el elemento esférico (16) respectivo, para después volver por gravedad hacia la posición de equilibrio. Las solicitaciones laterales pueden ser soportadas así sin daño en la estructura de la instalación, por ejemplo, para las aceleraciones consideradas en el caso de las centrales nucleares francesas. En este caso, se considera que el espectro en el terreno (al nivel del fondo de la piscina de combustible) de las aceleraciones, en caso de este seísmo, presentan aceleraciones ZPA (en inglés "Zero Period Acceleration", es decir, de frecuencia infinita), comprendidas entre 0,2 y 0,4 g (g: aceleración de la gravedad), resultando estos valores de un espectro al nivel del suelo que tenga aceleraciones ZPA comprendidas entre 0,1 y 0,3 g.
En las figuras 5 y 6, se ha representado una variante de realización de una zapata antisísmica según la invención, que puede ser utilizada para el apoyo y el ajuste de una estructura vertical alargada como una instalación de examen y control de conjuntos de combustible.
Los elementos representados en las figuras 5 y 6 y en las figuras 3 y 4 llevan los mimos numerales.
El dispositivo según la variante representada en las figuras 5 y 6 solo difiere del dispositivo representado en las figuras 3 y 4 que se ha descrito anteriormente, por el hecho que la base (18) reposa en una variedad de elementos de rodadura esféricos en lugar de reposar en un único elemento esférico (16).
En las figuras 5 y 6, se ha representado un modo de realización en el cual la plantilla de apoyo (20) del pedestal de apoyo (15) es solidaria de un soporte (19) que permite el montaje de siete cojinetes de bolas (17a), (17b), (17c), (17d), (17e), (17f) y (17g) que contienen los correspondientes elementos esféricos de rodadura (16a), (16b), (16c), (16d), (16e), (16f), (16g) y (16g) en los cuales reposa por su superficie esférica cóncava inferior (18a) la base (18).
El cojinete de bolas (17a) está dispuesto en la parte central del soporte (19), con su centro de rotación según el eje (22) del cojinete antisísmico y los otros seis cojinetes de bolas en posiciones a 60º alrededor del eje (22) de la zapata y alrededor del cojinete central (17a). Los elementos esféricos de rodadura correspondientes (16a) a (16g) están montados para girar libremente en el cojinete central (17a) y en cojinetes periféricos, cuyos centros están dispuestos, respectivamente, según el eje (22) de la zapata y en un círculo que tiene por centro el centro de rotación del cojinete central (17a).
El funcionamiento del dispositivo representado en las figuras 5 y 6 es idéntico al funcionamiento del dispositivo que tiene solamente un cojinete y un elemento de rodadura que se ha descrito anteriormente.
La invención no se limita estrictamente a los modos de realización que se han descrito.
De esta manera, se pueden considerar zapatas antisísmicas que comprendan un número de cojinetes y de elementos esféricos de soporte diferentes de 1 ó 7 y, por ejemplo, dispositivos de cuatro cojinetes y cuatro elementos esféricos de rodadura, estando situado uno de los cojinetes y su elemento esférico de rodadura según el eje de la zapata antisísmica, y situando los otros tres cojinetes y elementos esféricos de rodadura a 120º alrededor del cojinete del elemento de rodadura central. En todos los casos, los centros de rotación de los cojinetes de rodadura están dispuestos por lo menos en un círculo centrado en el eje del cojinete o en el mismo eje (círculo de radio nulo).
En lugar de resortes helicoidales de suspensión y retroceso elástico, se pueden utilizar otros dispositivos que aseguren las mismas funciones.
La zapata antisísmica según la invención puede utilizarse para el soporte de estructuras diferentes a estructuras verticales en las que se deba ajustar la verticalidad. En este caso, las zapatas antisísmicas no contienen el medio de ajuste de la altura.
Cada zapata antisísmica comprende por lo menos tres medios de retroceso repartidos alrededor del eje de la base de soporte y el dispositivo de soporte comprende por lo menos tres zapatas de apoyo no alineadas. En el caso de un soporte de una estructura en que se puede ajustar la verticalidad, por lo menos una de las zapatas antisísmicas comprende una pieza ajustable de la altura en la dirección del eje de la base de soporte.
La zapata antisísmica según la invención puede ser utilizada para soportar estructuras transportables, en campos de aplicación diferentes de la industria nuclear, y por ejemplo en el campo de la construcción y de obras públicas.

Claims (11)

1. Zapata de apoyo antisísmico que comprende un pedestal de apoyo y de soporte (15) de la zapata (8) en una superficie soporte (1a), por lo menos un elemento esférico de rodadura (16) montado para que pueda girar libremente alrededor de un centro de rotación en un cojinete (17) solidario del pedestal de apoyo (15) y de una base de soporte (18) que descansa en el elemento de rodadura esférico (16) por medio de una superficie de apoyo (18a) cóncava, caracterizada porque el pedestal de apoyo (15) comprende una plantilla de apoyo (20) solidario por lo menos de un cojinete (17), fabricada de forma de reposar libremente en la superficie soporte (1a) y sostener la zapata (8) en su sitio sin medio de fijación en la superficie soporte (1a), y que la zapata se apoyo (8) comprende medios (24) de suspensión del pedestal de apoyo (15) en la base de soporte (18) y de retroceso elástico en las direcciones radiales alrededor de un eje (22') de la base de soporte (18) sensiblemente perpendicular a la plantilla de apoyo (20), unidos, por una parte, a la base de soporte (18) y, por otra, al pedestal de apoyo (15) que comprende la plantilla de apoyo (20) y el cojinete (17).
2. Zapata de apoyo, según la reivindicación 1, caracterizada porque la superficie de apoyo cóncava (18a) de la base de soporte (18) en el elemento de rodadura esférico (16) es una superficie de revolución que tiene una de las formas siguientes: esférica, cónica, paraboloide, elipsoidal.
3. Zapata de apoyo antisísmico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque comprende un único elemento de rodadura esférico (16) montado para girar en un cojinete de bolas (17) que tiene un centro de rotación dispuesto en el eje (22') de la base de soporte (18).
4. Zapata de apoyo antisísmico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque comprende una variedad de elementos esféricos de rodadura (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g) dispuestos, cada uno de ellos en un cojinete (17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g), estando los centros de rotación de los cojinetes (17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g) dispuestos por lo menos en un círculo centrado en el eje (22') de la base (18).
5. Zapata de apoyo antisísmico, según la reivindicación 4, caracterizada porque uno de los cojinetes, central (17a) presenta un centro de rotación según el eje (22') de la base (18) y los otros cojinetes de la pluralidad de cojinetes (17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g) están dispuestos alrededor del eje (22'), de forma que los centros de rotación de los elementos de rodadura esféricos (16b, 16g) de los otros cojinetes de la pluralidad de cojinetes están dispuestos en un círculo que tiene por centro el centro de rotación del cojinete central (17a).
6. Zapata de apoyo antisísmico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque los medios de suspensión y de retroceso elásticos (24) están constituidos por al menos tres resortes helicoidales (24), cada uno de ellos unido por un primer extremo longitudinal a una parte periférica (18b) de la base de soporte (18) y a un segundo extremo longitudinal de la parte de una parte periférica externa del pedestal de apoyo (15), dispuesto en el interior de la parte periférica (18b) de la base de soporte (18), teniendo cada uno de los resortes (24) una dirección longitudinal sensiblemente radial respecto a la base (18) y una inclinación hacia lo alto, desde la parte periférica externa del pedestal de apoyo (15) hacia la parte periférica (18b) de la base (18), estando los resortes (24) contraídos en tracción, de forma que se asegura el retroceso elástico del pedestal de apoyo (15) del cojinete (17) y del elemento de rodadura (16) en posición central respecto al eje (22') de la base de soporte (18) y el contacto del elemento de apoyo (18a) de la base de soporte (18), cuando la plantilla (20) no está en contacto con una superficie de soporte (1a), estando el pedestal de apoyo (15) libremente sus-
pendido de la base (18) por medio de los resortes (24).
7. Zapata de apoyo antisísmico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la base de soporte (18) comprende una parte superior (18c) en forma de casquillo que tiene por eje el eje (22') de la base de soporte (18), perforada interiormente en una parte al menos de su longitud y que contiene una ranura de guiado (18d) que sale por su superficie lateral externa teniendo la dirección del eje (22') de la base de soporte (18) y que la zapata antisísmica (8) comprende además un árbol de accionamiento (26) que tiene una zona fileteada (26a) acoplada por roscado en la parte perforada (18'c) del casquillo (18c) de la base (18) en la dirección del eje (22) de la base y por lo menos una pieza de guiado y acoplamiento (28, 29) en la que se monta el árbol (26) que puede girar alrededor del eje (22') de la base de soporte (18) y solidario en traslación por lo menos de una pieza de guiado (28, 29) comprendiendo un elemento de guiado (30) que tiene un tetón de guiado introducido en la ranura (18d) del casquillo (18c) de la base (18) para su guiado en traslación axial, poniendo en rotación el árbol (26) solidario en traslación axial por lo menos de una pieza de acoplamiento y de guiado (28, 29) en el sentido del roscado o desenroscado en el interior de la abertura perforada (18'c) del casquillo (18c) de la base, produciendo un desplazamiento en traslación de la pieza de acoplamiento y guiado (28, 29) en la dirección del eje (22) de la base, respecto a la base de soporte (18).
8. Dispositivo de soporte (5) de una estructura (2a) de una instalación (2) transportable que puede colocarse en una superficie soporte (1a), caracterizado porque comprende por lo menos tres zapatas antisísmicas de apoyo (8), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, y un marco rígido (10) que reposa en las bases de soporte (18) de las zapatas antisísmicas (8).
9. Dispositivo de soporte (5), según la reivindicación 8, que permite el ajuste de la verticalidad de una estructura alargada (2a) de una instalación (2), solidaria del dispositivo de soporte (5), caracterizado porque comprende por lo menos una zapata antisísmica (8) ajustable según la reivindicación 7, cuya pieza de acoplamiento y de guiado (28, 29) es solidaria del marco rígido (10) del dispositivo de soporte (5) y se mueve en la dirección del eje (22') de la base de soporte (18) de la zapata antisísmica (8) haciendo girar el árbol de accionamiento (26).
10. Dispositivo de soporte (5), según la reivindicación 9, caracterizado porque comprende un marco (10) generalmente de forma cuadrada o rectangular, y cuatro zapatas antisísmicas ajustables (8) fijadas, cada una por medio de una pieza de acoplamiento y de guiado (28, 29), respectivamente, en las esquinas del cuadro (10).
11. Utilización de un dispositivo de soporte, según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, para el soporte de una instalación (2) de examen y de control de conjuntos de combustible nuclear en una piscina (1) de una central nuclear, siendo la instalación (1) totalmente autónoma y pudiendo instalarse sin acondicionamiento en la piscina (1) de la central nuclear, ya que está destinado a reposar en el fondo de la piscina (1) por medio de plantillas (20) de los dispositivos de soporte (5) y que comprende medios propios (3) para la manipulación de los conjuntos de combustible, permitiendo liberar a los medios de manipulación de los conjuntos de combustible de la central nuclear.
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