diseÑo , construcciÓn , integraciÓn y puesta en …

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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN, INTEGRACIÓN Y PUESTA EN MARCHA DE UN PROTOTIPO LLAVE EN MANO

DEL SISTEMA DEL MÓDULO INSTRUMENTADO (STUMM) DE DONES

Firmado por: SANTIAGO BECERRIL JARQUEFecha: 24-10-2021 21:39:59

Firmado por: ANGELA SOTOCargo: Jefe de ServicioFecha: 14-12-2021 12:05:20

Este documento es Copia Auténtica según el artículo 27 de la Ley 39/2015, de 2 de Octubre. Su autenticidad puede ser comprobada en la direcciónhttp://econtra.ugr.es/licitacion/verificadorCopiaAutentica.do

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Contenido Acrónimos ..................................................................................................................................... 7

1 CONTEXTO Y DESCRIPCIÓN TÉCNICA INTRODUCTORIA ........................................................ 8

2 OBJETO DEL CONTRATO ...................................................................................................... 15

3 REQUISITOS TÉCNICOS ........................................................................................................ 16

3.1 REQUISITOS MECÁNICOS Y TÉRMICOS ....................................................................... 16

3.1.1 Escala del prototipo respecto al sistema STUMM .............................................. 16

3.1.2 Subsistemas del prototipo en comparación al sistema STUMM ........................ 16

3.1.3 Estanqueidad del prototipo ................................................................................ 17

3.1.4 Materiales ........................................................................................................... 17

3.1.5 Directrices de fabricación para soldaduras estancas .......................................... 17

3.1.6 Condiciones de limpieza y acabado superficial del cuerpo mecano-soldado ..... 18

3.1.7 Condiciones de trabajo y supervivencia del prototipo ....................................... 18

3.1.8 Elementos de seguridad del prototipo ................................................................ 18

3.1.9 Cantidad y ubicación de lingotes en aparejos ..................................................... 19

3.1.10 Versatilidad en la posición de los aparejos en el interior del cuerpo mecano-soldado 19

3.1.11 Tipo de instrumentación en los aparejos del prototipo ...................................... 19

3.1.11.1 Aparejos instrumentados ............................................................................ 19

3.1.11.2 Aparejos no instrumentados ....................................................................... 20

3.1.12 Cantidad y ubicación de la instrumentación DONES en los aparejos instrumentados ................................................................................................................... 20

3.1.13 Versatilidad en la ubicación de los detectores DONES en los aparejos instrumentados ................................................................................................................... 23

3.1.14 Cantidad y ubicación de la instrumentación propia de STUMM-PROTO en aparejos no instrumentados ............................................................................................... 23

3.1.15 Modo de unión de los termopares tipo K en los lingotes y su inspección .......... 23

3.1.16 Fabricabilidad de prototipo ................................................................................. 23

3.1.17 Repuestos de aparejos ........................................................................................ 23

3.1.18 Semblanzas entre un aparejo instrumentado y uno no instrumentado ............. 24

3.1.19 Panel de conectores electrónicos en parte superior del prototipo .................... 24

3.1.19.1 Funcionalidad de la interfaz de conectores ................................................ 24

3.1.19.2 Definición y acopio de los conectores eléctricos de pared. ........................ 24

3.1.19.3 Ubicación del panel de conectores ............................................................. 24

3.1.19.4 Cantidad de conectores de pared alojados ................................................. 24




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3.1.19.5 Estanqueidad del panel de conectores ....................................................... 24

3.1.19.6 Características de los conectores de pared ................................................. 25

3.1.19.7 Fisonomía del panel de conectores ............................................................. 25

3.1.19.7.1 Discusión técnica orientativa .................................................................. 25

3.1.19.8 Útil de conexión........................................................................................... 27

3.1.20 interfaces mecánicas de la instrumentación del interior del contenedor .......... 27

3.1.20.1 Descripción de las MCFs y las CIs ................................................................ 28

3.1.20.2 Descripción del resto de los detectores DONES .......................................... 28

3.1.20.3 Casquillos de interfaz mecánica .................................................................. 28

3.1.20.4 Descripción de los termopares tipo K y otros eventuales sensores de temperatura .................................................................................................................... 29

3.1.20.5 Sujeción mecánica de la instrumentación ................................................... 29

3.1.20.6 Gestión mecánica de cables minerales de sensores y detectores .............. 29

3.1.21 Subsistema de calefacción .................................................................................. 29

3.1.21.1 Funcionalidad .............................................................................................. 29

3.1.21.2 Homogeneidad térmica a nivel del contenedor .......................................... 29

3.1.21.3 Tiempo de calentamiento ........................................................................... 30

3.1.21.4 Condición mantenible de los elementos calefactores y los sensores de temperatura .................................................................................................................... 30

3.1.21.5 Medición de temperatura asociada al subsistema de calefacción ............. 30

3.1.21.6 Resistencia de los calefactores y sensores de temperatura del subsistema de calefacción 30

3.1.21.7 Sujeciones y ruteado mecánico de los componentes del subsistema de calefacción 30

3.1.21.8 Conectores intermedios del trazado eléctrico del subsistema de calefacción 30

3.1.21.9 Medidas de seguridad por sobrecalentamiento ......................................... 31

3.1.22 Etapas enfriadoras ............................................................................................... 31

3.1.22.1 Refrigerante ................................................................................................. 31

3.1.22.2 Parámetros para el dimensionado de las etapas enfriadoras ..................... 31

3.1.22.3 Función de las etapas enfriadoras ............................................................... 31

3.1.22.4 Concepto de las etapas enfriadoras ............................................................ 31

3.1.22.5 Ubicación de las etapas enfriadoras en el prototipo .................................. 32

3.1.22.6 Interfaces con el chasis mecano-soldado .................................................... 32

3.1.22.7 Extensiones de entrada y salida de las etapas enfriadoras ......................... 32




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3.1.22.8 Sensores de temperatura ............................................................................ 32

3.1.23 Requisitos de los tubos de refrigeración previstos en el sistema STUMM ......... 32

3.1.23.1 Bridas externas de los tubos de refrigeración del sistema STUMM ........... 32

3.1.23.2 Compatibilidad con ciclados de vacío ......................................................... 32

3.1.23.3 Dispositivos de seguridad por sobrepresión ............................................... 33

3.1.24 Bastidor de soporte del prototipo ....................................................................... 33

3.1.24.1 Soporte en posición vertical del prototipo .................................................. 33

3.1.24.2 Interfaces mecánicas de centrado .............................................................. 33

3.1.24.3 Aislamiento térmico .................................................................................... 33

3.1.24.4 Ergonomía ................................................................................................... 33

3.1.24.5 Compuertas de seguridad ........................................................................... 33

3.1.24.6 Acabado de las estructuras mecánicas del bastidor ................................... 33

3.1.25 Útil de transporte y embalado ............................................................................ 34

3.1.25.1 Funcionalidad y modos de transporte ........................................................ 34

3.1.25.2 Cantidad y disposición de bultos ................................................................. 34

3.1.25.3 Recipientes de los bultos ............................................................................. 34

3.1.25.4 Número de ciclos de uso del útil de transporte .......................................... 34

3.1.25.5 Testigos de impacto .................................................................................... 34

3.1.25.6 Acabado de las estructuras mecánicas del útil de transporte .................... 34

3.2 REQUISITOS ELECTRÓNICOS Y DE CONTROL ............................................................... 34

3.2.1 Funcionalidades básica y de seguridad de la electrónica y el control del prototipo 34

3.2.2 Electrónica asociada a los sensores y detectores ............................................... 35

3.2.2.1 Requisitos eléctricos de los sensores y detectores del interior del contenedor 35

3.2.2.2 Requisitos de electrónica ultra-rápida ........................................................ 36

3.2.2.3 Longitud de trazado eléctrico sin tratamiento de señal ............................. 36

3.2.2.4 Cableado externo del prototipo .................................................................. 36

3.2.2.5 Manipulación de cableado .......................................................................... 36

3.2.3 Adquisición de señales ........................................................................................ 36

3.2.4 Control de lazo cerrado para la temperatura del contenedor ............................ 37

3.2.4.1 Capacidad de regulación y estabilidad térmica ........................................... 37

3.2.4.2 Resolución de ajuste de temperatura ......................................................... 37

3.2.4.3 Sensor de control configurable ................................................................... 37




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3.2.5 Armarios eléctricos .............................................................................................. 37

3.2.5.1 Ordenación y modularidad en la disposición de la electrónica externa ..... 37

3.2.5.2 Ordenación de cableados y terminales ....................................................... 37

3.2.5.3 Alimentación individual de detectores DONES ........................................... 37

3.2.5.4 Relés de estado sólido ................................................................................. 37

3.2.5.5 Accesibilidad al hardware de la electrónica ................................................ 38

3.2.5.6 Derivaciones a tierra ................................................................................... 38

3.2.5.7 Algunas otras funcionalidades de los armarios eléctricos .......................... 38

3.2.6 Sistema informático central ................................................................................ 38

3.2.6.1 Ordenador central ....................................................................................... 38

3.2.6.2 Funciones cubiertas por la interfaz de usuario ........................................... 38

3.2.6.3 Versatilidad en la ubicación del software ................................................... 39

3.2.6.4 Lenguaje de programación y paquetes de software abiertos ..................... 39

3.2.6.5 Accesibilidad al software nativo .................................................................. 39

4 PAUTAS DE GESTIÓN Y COMUNICACIÓN ............................................................................ 39

4.1 COMUNICACIÓN ENTRE CONTRATISTA Y CONTRATANTE .......................................... 39

4.2 PERSONAS DE CONTACTO ........................................................................................... 40

4.3 ENVOLVENTE TEMPORAL DEL PRESENTE CONTRATO ................................................ 40

4.4 ALCANCE DEL ACOPIO DE HARDWARE Y SOFTWARE.................................................. 40

4.5 PROGRESO Y SEGUIMIENTO DEL PRESENTE CONTRATO ............................................ 40

4.6 FORMATO DE FICHEROS ENTREGABLES ...................................................................... 41

4.7 REVISIONES DURANTE EL CONTRATO ......................................................................... 41

4.8 DOCUMENTACIÓN ENTREGADA AL CONTRATISTA AL INICIO DEL CONTRATO .......... 41

5 DESCRIPCIÓN DE LOS PAQUETES DE TRABAJO Y SEGUIMIENTO POR PARTE DEL CONTRATANTE ............................................................................................................................ 41

5.1 PLAN DE DESARROLLO ................................................................................................ 42

5.2 FASE DE INGENIERÍA .................................................................................................... 42

5.2.1 Diseño mecánico ................................................................................................. 42

5.2.1.1 Diseño mecánico avanzado ......................................................................... 42

5.2.1.2 Diseño mecánico final ................................................................................. 43

5.2.2 Diseño electrónico y de software ........................................................................ 44

5.2.2.1 Arquitectura electrónica ............................................................................. 44

5.2.2.2 Diseño electrónico final ............................................................................... 44

5.3 FASE DE ACOPIO DE COMPONENTES Y FABRICACIÓN ................................................ 45




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5.4 FASE DE MONTAJE E INTEGRACIÓN ............................................................................ 45

5.5 FASE DE ACEPTACIÓN .................................................................................................. 46

5.5.1 Comprobaciones y verificaciones previas ........................................................... 47

5.5.2 Pruebas de ensamblaje de aparejos y de sensores y detectores ........................ 48

5.5.3 Arranque y puesta en marcha ............................................................................. 48

5.5.4 Test de fugas ....................................................................................................... 48

5.5.4.1 Prueba de fugas previa de la caja o panel de conectores a temperatura ambiente 48

5.5.4.2 Pruebas de fugas del prototipo completo ................................................... 49

5.5.4.2.1 En vacío y a temperatura ambiente .......................................................... 49

5.5.4.2.2 En condiciones de operación .................................................................... 49

5.5.4.2.3 En condiciones de supervivencia .............................................................. 49

5.5.5 Pruebas de calentamiento .................................................................................. 49

5.5.5.1 Prueba de calentamiento en condiciones de operación ............................. 49

5.5.5.2 Prueba de calentamiento en condiciones de supervivencia ....................... 50

5.5.6 Pruebas de sensibilidad electrónica .................................................................... 50

5.6 FASE DE TRANSPORTE Y RECEPCIÓN DE STUMM-PROTO EN INSTALACIONES DEL CONTRATANTE ........................................................................................................................ 50

6 FORMACIÓN DEL PERSONAL USUARIO ............................................................................... 51

7 PLAN DE TRABAJO ORIENTATIVO ........................................................................................ 51




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Acrónimos

CI Cámara de ionización DEMO DEMOnstration power plant DONES DEMO-Oriented NEutron Source IFMIF International Fusion Materials Irradiation Facility MCF Micro-cámara de fisión SPND Self-Powered Neutron Detector STUMM STart-Up Monitoring Module UGR Universidad de Granada TBC To Be Confirmed TBD To Be Defined




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1 CONTEXTO Y DESCRIPCIÓN TÉCNICA INTRODUCTORIA El presente contrato se enmarca en el proyecto DONES-UGR, que es uno de los que actualmente conforman el progreso y desarrollo de la actual fase de diseño de IFMIF-DONES, dentro de lo que es la hoja de ruta europea de fusión. De modo más particular, el presente contrato está relacionado con el sistema denominado STUMM, que es uno de los 32 que conforman IFMIF-DONES.

DONES es una planta tecnológica de investigación asociada a la fusión nuclear, que se va a construir en el Parque Metropolitano Industrial y Tecnológico de Granada, situado en el municipio de Escúzar (Granada). DONES se plantea como una fase del Proyecto IFMIF. El proyecto IFMIF se considera indispensable para el desarrollo de la fusión nuclear por confinamiento magnético. Su misión principal será la de generar una base de datos de materiales irradiados que sirva para el diseño, la construcción, la obtención de la licencia y la operación segura del futuro reactor de fusión nuclear DEMO. La instalación IFMIF, consistirá en dos aceleradores de deuterones de 40 MeV y muy alta intensidad, que inciden en un blanco de litio líquido. Mediante reacciones nucleares se generarán los neutrones que incidirán sobre los materiales en estudio. En un primer momento DONES constará de un único acelerador, aunque el diseño de la planta permitirá la integración posterior del segundo acelerador.

En este contexto el STUMM (véase Figura 1) es el sistema que permitirá, en la fase de comisionado, caracterizar el campo de radiación de neutrones y radiación gamma producido por las reacciones nucleares resultantes de la incidencia del haz de deuterones sobre el blanco de litio, antes de comenzar las campañas de irradiación de muestras de materiales.

Con el objetivo arriba reseñado, el concepto actual del STUMM incluye alrededor de 240 sensores y detectores muy sofisticados para medir temperatura, flujos de neutrones térmicos, flujo de neutrones rápidos, radiación gamma y calentamiento nuclear. Dadas las condiciones muy exigentes de trabajo que tendrán estos sensores y detectores, se requiere demostrar la conveniencia de estos para el sistema STUMM, lo cual requiere de unas fases de prototipado y desarrollo experimental previos que realimenten el diseño de dicho módulo.

Hay que distinguir, por tanto, entre el sistema STUMM, que será un futuro sistema de IFMIF-DONES, y el prototipo de dicho sistema, denominado STUMM-PROTO o “el prototipo” a partir de ahora en el presente documento, el cual será el objeto del presente pliego de condiciones técnicas.

STUMM-PROTO será representativo de la parte más densamente instrumentada del módulo STUMM. En último término, STUMM-PROTO será el banco de pruebas que permitirá caracterizar y aumentar el conocimiento acerca de los diversos tipos de sensores y detectores que nutrirán la instrumentación de STUMM, haciendo hincapié en las interacciones que pueda haber entre ellos, así como sus prestaciones en las condiciones térmicas que deberán soportar durante su vida operativa.

A fin de entender mejor el presente documento, se incluyen a continuación algunas definiciones importantes.

• Instrumentación DONES: es el conjunto de detectores y sensores de diversos tipos que incluirá el sistema STUMM, y del cual STUMM-PROTO será representativo en una cuarta parte. Este grupo incluye pues lo siguiente:




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o Detectores DONES: Son los dispositivos capaces de medir flujo neutrónico, radiación gamma y calentamiento nuclear. Incluyen microcámaras de fisión (MCFs), cámaras de ionización (CIs), termómetros gamma y SPNDs.

o Termopares tipo K: Mucho más convencionales y que sirven para medir temperatura. Solamente los termopares tipo K previstos para simular la cantidad de sensores y detectores del sistema final pertenecen a la instrumentación DONES, aunque no a los detectores DONES.

• Instrumentación propia del prototipo: es el conjunto de sensores propios del prototipo y que permiten conocer su estado operativo. Principalmente incluyen los sensores que sirven para conocer la distribución de temperatura a lo largo y ancho del prototipo, tanto en el interior del cuerpo mecano-soldado como en sus superficies externas. Estos sensores de temperatura serán seleccionados por el contratista y podrían, por motivos de homogeneidad, ser idénticos a los termopares tipo K pertenecientes a la instrumentación DONES.

• Aparejos instrumentados: De los ocho aparejos que tendrá el prototipo solo dos incluirán detectores DONES. Esos dos aparejos serán los denominados aparejos instrumentados.

• Aparejos no instrumentados: Son el resto de los aparejos, los cuales no incluirán detectores DONES, aunque sí sensores de temperatura, sean o no termopares tipo K.

El punto de partida para el diseño mecánico del prototipo será el modelo 3D (STEP y CATIA) existente del sistema STUMM, actualmente en estado preliminar, así como su documento descriptivo. Estos documentos, los cuales se entregarán al contratista al inicio del contrato, sin embargo, son puramente orientativos. En el presente documento (sección 3.1) se detallan qué partes quedan por resolver a nivel de diseño mecánico, así como los requisitos que deben cumplirse para la correcta implementación de STUMM-PROTO.

En la Figura 2 se muestra el aspecto general del sistema (derecha) STUMM de acuerdo con el diseño actual, así como una vista ampliada (sin tapa frontal) del contenedor de los aparejos (izquierda).

Los sensores y detectores que se incluyen en el sistema del STUMM son de los siguientes tipos:

1. Micro-cámaras de fisión, la mayoría de ellas para medir neutrones rápidos y radiación gamma, habiendo unos pocos para medir neutrones térmicos y radiación gamma.

2. Cámaras de ionización, para medir radiación gamma. Aparejadas con las micro-cámaras de fisión, permiten discernir los flujos neutrónicos de la radiación gamma.

3. SPNDs (Self-Powered Neutron Devices) 4. Termómetros gamma, para medir calentamiento nuclear 5. Termopares tipo K, para medir temperatura. 6. Rabbit System

En el ámbito del presente contrato solamente se incluirán los termopares tipo K, los cuales deberán ser acopiados e integrados en STUMM-PROTO por el contratista. Los detectores DONES; o sea, las MCFs, las CIs, los SPNDs y los termómetros gamma, no están, por tanto, incluidos en el acopio ni en los entregables por parte del contratista.

Los detectores DONES son, por tanto, únicamente considerados en el presente pliego en cuanto que STUMM-PROTO ha de ser compatible con ellos a nivel de interfaces mecánicas y electrónicas. Todo ello viene bien detallado en la sección 3.




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En cuanto al Rabbit System, STUMM-PROTO no presenta ningún tipo de interacción con aquél, siendo totalmente excluido del alcance del presente contrato.

Desde el punto de vista mecánico, STUMM-PROTO constará de un cuerpo mecano-soldado de acero inoxidable X2CrNiMo17-12-2(N) (cobalt class 2 (<0.05 wt%)) que comprenderá desde el contenedor de aparejos (“container” en Figura 2, derecha) hasta la sujeción en la parte superior, muy alejada de aquél (ver Figura 2). Dicho cuerpo incluye, por tanto, las partes que en el modelo 3D son denominadas como “Support Trusses” (extensiones de sujeción), “Attachment Adapter” (adaptador vertical; ver Figura 6) y “Container” (contenedor de aparejos).

El contenedor de aparejos está dividido en 8 alojamientos, cada uno de los cuales confina un aparejo instrumentado (ver Figura 2, izquierda). Cada aparejo está dividido en 5 niveles, cada uno de los cuales tiene una cantidad determinada de sensores y detectores.

Llamamos aparejo (“rig”, en inglés) a cada uno de los ensamblajes finos y esbeltos de inserción vertical que incluyen los lingotes metálicos (“slabs”) así como la instrumentación DONES. En la Figura 7 se muestran varias vistas de un aparejo. A pesar de que en dicha figura aparece el Eurofer como material de los lingotes, en el caso de STUMM-PROTO, estos serán de acero inoxidable X2CrNiMo17-12-2(N) (cobalt class 2 (<0.05 wt%)). Obsérvense de manera cualitativa algunos detectores de instrumentación DONES, tanto por la parte delantera como por la parte trasera de los lingotes. Los detectores van insertados en sus alojamientos mecanizados en las pletinas correspondientes (“support plates”).

Cada aparejo presenta dos partes diferenciadas (Figura 7, izquierda).

• Parte activa: Es la parte que queda introducida en el contenedor, la cual incluye los lingotes y una cantidad determinada de instrumentación DONES.

• Parte superior: Consiste en la transición entre la parte activa y la placa estanca del extremo superior del sistema y sirve para alejar lo máximo posible todas las conexiones de la zona sujeta a una mayor radiación en el sistema STUMM. Asimismo, incluye el ruteado de todos los cables de los detectores hasta la placa de conectores en la parte superior.

STUMM-PROTO será integrado aproximadamente con la cuarta parte de instrumentación DONES de la prevista en el diseño actual del sistema STUMM. Como se menciona antes, solamente los termopares tipo K deberán ser acopiados por el contratista. En cuanto al resto de instrumentación DONES, su acopio será responsabilidad del contratante. Y de estos dispositivos, solamente las cámaras de ionización presentarán cierta relación con el presente contrato, pues deberán ser integradas en STUMM-PROTO durante las pruebas de aceptación (ver sección 5.5.2).

Cada aparejo es en sí un conjunto mecano-soldado tal que se puede manipular como un todo a la hora de extraerlo o insertarlo en el chasis mecano-soldado. Los lingotes forman parte de este conjunto soldado, aportando rigidez a la parte activa del aparejo.

Cómo se puede ver en la Figura 2, la parte activa de los aparejos se divide en 5 niveles. Estos niveles son definidos por unas pletinas (“support plates” en Figura 7) que incluyen los alojamientos para los detectores DONES que instrumentarán cada aparejo.




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En la parte superior del chasis mecano-soldado se haya el conjunto de cierre estanco y panel de conectores del sistema. Téngase en cuenta que el estado actual de dicha parte del diseño, mostrada en la Figura 4, dista mucho del diseño definitivo en STUMM-PROTO. Nótese la escasa cantidad de conectores, si se compara con la cantidad de instrumentación DONES que deberá incluir STUMM-PROTO (ver sección 3.1.12). Ésta es justamente una de las partes más indefinidas del diseño y que entran en el alcance del paquete de diseño mecánico (ver sección 5.2.1) del presente contrato.

Otro subsistema de STUMM es el sistema de refrigeración (“cooling system”), cuyo aspecto general se muestra en la Figura 5. En dicha figura se ve el conjunto de conductos que van soldados al chasis. El prototipo será representativo de esta parte del sistema STUMM, pero solamente a nivel mecánico. Así, por lo tanto, deberá incluir esos conductos. Sin embargo, aparte de esto, STUMM-PROTO no incluirá ninguna de las capacidades previstas en el sistema de refrigeración del sistema STUMM.

En la práctica esto implica que el contratista no será responsable de las prestaciones que den esos tubos en el eventual caso en que el contratante quisiera, en el futuro, usarlos para dotar al prototipo de un sistema de refrigeración similar al del sistema STUMM. El contratista, por el contrario, sí deberá ser responsable de la adecuada fabricación y ensamblaje mecánicos de esos tubos y su unión soldada al cuerpo mecano-soldado.

A efectos de refrigeración, el prototipo únicamente incluirá un par de etapas enfriadoras muy sencillas que, mediante circulación de agua glicolada, puedan montarse en las superficies externas de la parte alta del chasis mecano-soldado, con el solo objeto de preservar los componentes sensibles por debajo de su temperatura máxima de trabajo. La instalación de agua glicolada tampoco forma parte del presente contrato, siendo aquélla la que exista en la infraestructura donde se aloje o se pruebe STUMM-PROTO.

Por otra parte, a diferencia del sistema STUMM, el prototipo incluirá un sistema de calefactores que permitirán someter al contenedor a un rango de temperaturas de pruebas. A fin de caracterizar perfectamente el funcionamiento del sistema de calefacción, se puede contemplar también la inclusión de instrumentación propia en el prototipo, básicamente en lo referente a la medición de temperatura, más allá de los termopares tipo K ya incluidos en la instrumentación DONES de STUMM-PROTO.

En cuanto a la electrónica, su estado actual es prácticamente nulo. De hecho, este paquete de trabajo es fundamental y se incluye íntegramente en el presente contrato (ver sección 5.2.2). EL paquete de electrónica y control presentará dos partes bien diferenciadas. La primera de ellas incluirá todo el hardware necesario para comandar el subsistema de calentamiento del prototipo así como para conocer el estado operativo del mismo en todas sus variables. Dicho paquete de electrónica integrará también los interlocks y medidas de seguridad para preservar en todo momento la integridad del prototipo y de sus usuarios.

Por otra parte, otro paquete de electrónica bien identificado será el que se encargue de adquirir y procesar las señales de los detectores DONES que eventualmente puedan integrarse en el prototipo. Dicha electrónica incluirá una parte específica de alta frecuencia -en torno a 1 MHz- encargada de adquirir y gestionar las señales de unas pocas MCFs.

Finalmente, mediante la presente introducción se han descrito las líneas técnicas generales de STUMM-PROTO como prototipo termo-mecánico y electrónico del sistema STUMM, lo cual determina el alcance del presente pliego de condiciones.




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Figura 1. Vista 3D general del STUMM en su entorno de DONES.

Figura 2. Vista 3D del contenedor de aparejos del STUMM (izquierda), y vista 3D general (derecha). Nótese en la figura de la izquierda la ausencia de la placa frontal que cierra el contenedor, por motivos de claridad.




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Figura 3. Vista 3D de la estructura del contenedor. Nótese la ausencia de la placa frontal que cierra el contenedor, por motivos de claridad.

Figura 4. Vistas 3D de la parte superior del cuerpo mecano-soldado según el diseño actual del STUMM. Superior izquierda: Parte superior cerrada por la placa superior. Superior derecha: Parte superior sin placar de cierre. Se observa la junta de estanqueidad. Inferior: Parte superior sin junta de estanqueidad ni placa superior de cierre. En amarillo se marca la zona de conectores. Resaltada en azul intenso la parte superior de uno de los aparejos.

Placa superior




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Figura 5. Vista 3D de los conductos de refrigeración del STUMM.

Figura 6. Vista 3D de dos partes principales del cuerpo mecano-soldado.




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Figura 7. Vista 3D de un aparejo desmontable (izquierda), y vista 3D de detalle de la parte instrumentada de un aparejo (derecha).

2 OBJETO DEL CONTRATO El objeto del presente contrato es el diseño, construcción e integración funcional de un prototipo “llave en mano” a escala 1:1 del sistema STUMM de DONES en cuanto a tipo y densidad espacial de sensores y detectores.

El contratista abordará todas las fases de desarrollo de STUMM-PROTO, desde el diseño inicial hasta diseño final, pasando por su construcción, montaje e integración final. A nivel técnico todas estas fases integrarán los paquetes de ingeniería mecánica, térmica, electrónica y de software.

El contratista recibirá al inicio del contrato el modelo 3D del sistema STUMM, en el cual se basa el prototipo, así como sendos documentos de descripción del diseño y de análisis. Toda esta documentación será meramente orientativa y no eximirá de responsabilidad al contratista en cuanto al diseño del prototipo y sus prestaciones. Así, el diseño deberá estar soportado por los análisis que se estimen convenientes, sin que los documentos de análisis aportados por el contratante sirvan para descargar de responsabilidad al contratista en cuanto al cumplimiento de los requisitos del presente pliego por parte del prototipo.

A lo largo de la vida del contrato el contratista deberá aportar una serie de entregables (ver sección 5). Esos entregables permitirán hacer un uso del prototipo conforme a los procedimientos pensados para su diseño, además de constatar el cumplimiento de todos los requisitos técnicos del presente pliego.




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Al final del contrato, el prototipo entregado al contratante deberá estar totalmente integrado y funcional, dotado de todos sus paquetes de hardware y software especificados en el presente documento, listo para ponerlo en marcha con todas sus capacidades aquí descritas. Cabe mencionar que ninguno de los detectores DONES entrarán en el alcance del acopio del presente contrato aunque sí condicionan, obviamente, la definición de gran parte de los requisitos técnicos aquí incluidos.

3 REQUISITOS TÉCNICOS 3.1 REQUISITOS MECÁNICOS Y TÉRMICOS A continuación, se definen los requisitos mecánicos y térmicos que se han de cumplir a nivel de diseño y fabricación para la correcta implementación de STUMM-PROTO.

3.1.1 ESCALA DEL PROTOTIPO RESPECTO AL SISTEMA STUMM La escala del prototipo será 1:1 respecto al sistema STUMM en su diseño actual.

3.1.2 SUBSISTEMAS DEL PROTOTIPO EN COMPARACIÓN AL SISTEMA STUMM Por comparación al sistema STUMM, el prototipo presentará, en líneas generales, las siguientes semejanzas y divergencias:

• No incluirá Rabbit System. • Instrumentación DONES: Solamente incluirá los termopares tipo K, aunque deberá presentar

interfaces mecánicas y eléctricas compatibles con los detectores DONES. En cuanto a la electrónica, ésta deberá poder transportar y adquirir, según los requisitos de la sección 3.2.2.1, las señales de las MCFs, las CIs y los SPNDs. Los termómetros gamma, debido a la incertidumbre actual sobre su viabilidad en el sistema STUMM, quedan fuera de las señales que deben ser tratadas por la electrónica de STUMM-PROTO.

• Subsistema de refrigeración: El prototipo se alejará mucho respecto al sistema final en lo relativo a la refrigeración. STUMM-PROTO únicamente incluirá un par de etapas enfriadoras que irán acopladas a las superficies externas de la parte alta del chasis mecano-soldado. La misión de dichas etapas será la de preservar los componentes más sensibles (juntas de estanqueidad, conectores de pared…) por debajo de su temperatura máxima de trabajo. Por lo tanto, STUMM-PROTO no presentará ningún circuito cerrado de refrigeración y no habrá que desarrollar nada más allá de sendas etapas enfriadoras, las cuales, en caso de ser utilizadas, funcionarían con agua glicolada. No entra en el alcance del presente contrato nada que tenga que ver con la instalación y circuito de agua glicolada. En caso de usar dichas etapas, éstas se alimentarían por medio de la instalación de agua glicolada de la infraestructura donde se aloje o se pruebe el prototipo. El contratista será eximido de responsabilidad en caso de que las etapas enfriadoras sean usadas en instalaciones de agua glicolada con rangos de parámetros de funcionamiento (temperatura de entrada, flujo másico,…) diferentes a los considerados para el diseño de dichas etapas.

• Dimensiones físicas y envolvente geométrica: El prototipo será muy representativo de las dimensiones generales y volumen de envolvente del sistema STUMM. Más allá de las partes pendientes de resolver, y debido a que el estado general del diseño mecánico actual es preliminar, se permitirán divergencias menores que, respetando la fisonomía mecánica




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general del sistema, garanticen la adecuada fabricabilidad y el buen funcionamiento del prototipo en las condiciones de operación y supervivencia.

• Fisonomía mecánica: El prototipo será bastante representativo de la forma general de los principales subconjuntos mecánicos del sistema STUMM. Estos subconjuntos mecánicos son principalmente:

o El cuerpo mecano-soldado: En STUMM PROTO, deberán mantenerse las dimensiones y forma general de este subconjunto, permitiendo divergencias evidentes en la parte superior del cuerpo mecano-soldado, a fin de resolver la interfaz de conectores de pared estancos (ver sección 3.1.19). A modo orientativo, a pesar de tener una fisonomía general bastante definida, no están especificados la tipología y detalles de los cordones de soldadura continuos que deban garantizar la estanqueidad en las condiciones de operación y supervivencia (ver sección 3.1.6). Se aceptarán, por tanto, pequeñas modificaciones que apuntalen este aspecto del diseño, a la vez que preserven la fisonomía general del prototipo.

o Los aparejos verticales: En STUMM PROTO, deberán mantenerse las dimensiones y forma general de estos subconjuntos, permitiendo divergencias para procurar unas sujeciones mecánicas y alojamientos adecuados para los detectores DONES (ver secciones 3.1.12 y 3.1.20.5), así como para los cables minerales de los mismos (ver sección 3.1.20.6).

o Los conductos de refrigeración propios del sistema STUMM que van soldados al cuerpo mecano-soldado: Este subconjunto también deberá ser representativo en cuanto a geometría y secciones de tubos. Como se comenta anteriormente, el contratista no será responsable en ningún caso del funcionamiento de los tubos en el caso de que el contratante quiera, en el futuro, usarlos como componentes de un sistema de refrigeración similar al del sistema STUMM.

• Electrónica: Este paquete sí deberá ser representativo del sistema STUMM a nivel de requisitos y prestaciones. Al no existir actualmente ningún concepto desarrollado para el sistema, el contratista tendrá plena libertad para establecer sus propias directrices, siempre que los requisitos (ver sección 3.2) sean preservados.

3.1.3 ESTANQUEIDAD DEL PROTOTIPO El prototipo se considera un recipiente a presión, así que deberá ser estanco en las condiciones de trabajo y supervivencia del mismo (véase la sección 3.1.6).

La tasa residual de fugas deberá ser inferior 1·10-5 mbar·l/s. Esta tasa se aplicará al volumen de control determinado por el recipiente mecánico de STUMM-PROTO, mostrado en la Figura 2 (derecha), taponando las interfaces de los tubos de refrigeración aún pendientes de definir (ver sección 3.1.23).

3.1.4 MATERIALES El material del chasis mecano-soldado será acero inoxidable X2CrNiMo17-12-2(N) (cobalt class 2 (<0.05 wt%)). El mismo material se aplicará a los aparejos y lingotes.

3.1.5 DIRECTRICES DE FABRICACIÓN PARA SOLDADURAS ESTANCAS Las soldaduras que presenten función de estanqueidad del conjunto mecano-soldado del prototipo deberán ser de cordón continuo y tener un grosor y unas características constructivas tales que se garantice la ausencia de fugas en cualesquiera condiciones estacionarias de las estipuladas en la sección 3.1.6 (operación y supervivencia).




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Dichos cordones continuos se extenderán por parte interior de la interfaz a unir, mientras que por la parte exterior de dicha interfaz se efectuará una soldadura por tramos, también de unas características constructivas adecuadas a definir por el contratista.

Los cordones con función de estanqueidad deberán presentar un factor de seguridad de 2, como mínimo. Estas soldaduras se implementarán por técnicas TIG. Asimismo, deberán ser sometidas a procesos de inspección por radiografía.

3.1.6 CONDICIONES DE LIMPIEZA Y ACABADO SUPERFICIAL DEL CUERPO MECANO-SOLDADO Tanto las superficies interiores como exteriores del cuerpo mecano-soldado deberán ser similares a las resultantes de un mecanizado de calidad fina (f). Asimismo, habrá que repasar todos los cordones de soldadura para retirar suciedad o escoria superficial que puedan tener como resultado del proceso de fabricación.

Todas las superficies del cuerpo mecano-soldado deberán estar limpias y desengrasadas. Aparte de esto, para las superficies que, por motivos mecánicos o térmicos, deban tener un acabado superficial superior, éste deberá ser especificado de manera explícita por el contratista. Así pasará lo mismo con cualesquiera tolerancias que deban ser preservadas para el buen funcionamiento térmico y mecánico del prototipo.

Todas las tolerancias y acabados superficiales definidos explícitamente deberán ser objeto de la correspondiente verificación metrológica, cuyo entregable aparece en la sección 5.3.

3.1.7 CONDICIONES DE TRABAJO Y SUPERVIVENCIA DEL PROTOTIPO El prototipo deberá soportar, con integridad y sin pérdida de prestaciones en todos sus componentes ni en su conjunto, cualquier estacionario dentro del rango de las condiciones de operación y las condiciones de supervivencia (ver Tabla 1), las cuales aplican a nivel del contenedor.

Ténganse en cuenta como componentes especialmente solicitados a este respecto el cuerpo mecano-soldado, así como el panel de conectores en la zona superior y sus juntas de estanqueidad.

Rango de temperatura de operación 273 K – 593 K

Rango de temperatura de supervivencia 253 K – 773 K

Rango de presiones de operación 1*10-3 mbar – 3.5 bar (abs)

Rango de presiones de supervivencia 1*10-3 mbar – 5 bar (abs)

Tipo de atmósfera en el interior Atmósfera estática de aire seco o de gas inerte (He, Ar)

Presión externa 1 bar (abs)

Número de ciclos de operación 200

Número de ciclos de supervivencia 40

Tabla 1. Resumen de condiciones de operación y supervivencia del contenedor.

3.1.8 ELEMENTOS DE SEGURIDAD DEL PROTOTIPO STUMM-PROTO estará dotado de todos los componentes y procesos de seguridad que sean necesarios para preservar la integridad de cualquiera de sus componentes, así como del personal que trabaje con él.




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Se exigirá redundancia para aquellos elementos más críticos en cuanto a seguridad. Además, se exigirá que la seguridad en las situaciones más críticas sea garantizada por elementos hardware, no solo por software.

3.1.9 CANTIDAD Y UBICACIÓN DE LINGOTES EN APAREJOS Todo aparejo deberá incluir dos lingotes (véase Figura 8): uno en la parte delantera y otro en la trasera.

3.1.10 VERSATILIDAD EN LA POSICIÓN DE LOS APAREJOS EN EL INTERIOR DEL CUERPO MECANO-SOLDADO

Cualquiera de los aparejos, sea instrumentado o no, deberá poder insertarse y extraerse verticalmente del cuerpo mecano-soldado, tal que su parte activa se ubique en cualquiera de los compartimentos del contenedor (véase Figura 2 (izquierda) y Figura 3).

3.1.11 TIPO DE INSTRUMENTACIÓN EN LOS APAREJOS DEL PROTOTIPO De los 8 aparejos existentes en el prototipo, el prototipo incluirá dos aparejos susceptibles de ser instrumentados con instrumentación DONES, los denominados “aparejos instrumentados”.

3.1.11.1 Aparejos instrumentados Los dos aparejos instrumentados serán susceptibles de alojar aproximadamente hasta una cuarta parte de la instrumentación DONES prevista para el sistema STUMM actualmente. Esto se traduce en las cantidades descritas en la Tabla 2, siendo dichas cantidades ya totales, teniendo en cuenta ambos aparejos. Los termopares tipo K referidos en dicha tabla irán ubicados en los lingotes de sendos aparejos.

Tipo de sensor o detector Cantidad

MCF 15

CI 15

SPND 6

Termómetro gamma 11

Termopar tipo K 10

Tabla 2. Resumen de las cantidades de cada tipo de dispositivo de la instrumentación DONES a integrar en los dos aparejos instrumentados de STUMM-PROTO.

De los dispositivos listados en la Tabla 2, solamente los termopares tipo K se incluirán en el alcance del presente contrato, debiendo ser acopiados por el contratista.

A parte de la instrumentación DONES (Tabla 2), si se estima necesario, el contratista deberá añadir sensores de temperatura adicionales. Estos sensores formarán parte de la instrumentación propia del prototipo y podrán ubicarse tanto en los lingotes de los aparejos instrumentados, para mostrar la distribución de temperatura dentro del contenedor, como en otras partes del aparejo, con el objeto de tener una buena señal de control térmico del subsistema de calentamiento (ver sección 3.1.21).

El contratista deberá proponer la cantidad de sensores de temperatura incluidos en la instrumentación propia y será responsable de su acopio. Por afinidad con los sensores de temperatura de la instrumentación DONES, los sensores de temperatura de la instrumentación propia del prototipo podrán ser también termopares tipo K.




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3.1.11.2 Aparejos no instrumentados Los seis aparejos no instrumentados serán aquellos que no incluyan ningún tipo de detectores DONES. No obstante, sí deberán incluir sensores de temperatura en sus lingotes, a fin de muestrear espacialmente la temperatura en el interior del contenedor.

Asimismo, el contratista deberá añadir algún sensor de temperatura en otros componentes de los aparejos no instrumentado, ya sea por motivos de mapeo de temperatura o por motivos de control de temperatura del contenedor.

Todos los sensores de temperatura de los aparejos no instrumentados formarán parte de la instrumentación propia del prototipo. El contratista deberá proponer la cantidad de sensores de temperatura incluidos en la instrumentación propia y será responsable de su acopio. Dicha propuesta deberá contar con la aprobación del contratante.

Nótese que habrá que moderar la cantidad de instrumentación propia del prototipo con el objeto de no incrementar sobremanera la complejidad del panel o caja de conectores de la parte superior del prototipo (ver sección 3.1.19).

Por afinidad con los sensores de temperatura de la instrumentación DONES, los sensores de temperatura de la instrumentación propia del prototipo podrán ser también termopares tipo K.

3.1.12 CANTIDAD Y UBICACIÓN DE LA INSTRUMENTACIÓN DONES EN LOS APAREJOS INSTRUMENTADOS

Los detectores DONES deberán ir ubicados en los niveles 2, 3 y 4 de los dos aparejos instrumentados (véase Figura 2 (izquierda)).

Las pletinas que alojen instrumentación deberán, al menos, incluir los siguientes alojamientos:

• En parte delantera de la pletina, 2 alojamientos por cada tipo de detector DONES: MCFs, CIs, SPNDs y termómetros gamma.

• En la parte trasera de la pletina, 1 alojamiento por cada tipo de detector DONES: MCFs, CIs, SPNDs y termómetros gamma.

La así llamada “parte delantera” es aquélla que se encuentra primero el flujo neutrónico a su paso a través del aparejo.

A modo de ejemplo de una posible configuración de STUMM-PROTO altamente poblada de instrumentación DONES, se muestra la Tabla 3. En dicha configuración el prototipo alojaría 54 dispositivos de instrumentación DONES, acotada en la zona delimitada por el rectángulo rojo.

Por cada aparejo hay cinco niveles delimitados por pletinas. Cada nivel presenta la zona delantera y la trasera, denominados como “Frente” y “Tras”, respectivamente, en la tabla. Así, en cada celda de color azul claro se expresan las cantidades de cada tipo de sensor o detector en esa ubicación. En color verde constan las cantidades de MCFs; en rojo, las de CIs; en naranja, las de SPNDs; en azul, las de termómetros gamma; y en negro, las de termopares tipo K.

En la configuración presentada en la Tabla 3, por ejemplo, la zona delantera del nivel 3 del aparejo 4 incluiría 2 MCFs, 2 CIs, 1 SPND, 2 termómetros gamma y un termopar tipo K (en lingote delantero).




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En cuanto a los 10 termopares tipo K pertenecientes a la instrumentación DONES a integrar en los dos aparejos instrumentados, aquellos estarán dispuestos en las ubicaciones definidas en la Tabla 3; o sea, tres termopares en cada lingote delantero y dos termopares en cada lingote trasero. Dichas ubicaciones se muestran de manera más realista en la Figura 9

Tabla 3. Ejemplo de configuración de STUMM-PROTO altamente poblada de instrumentación DONES.

INSTRUMENTACIÓN EN APAREJOS DE STUMM-PROTO (ejemplo)

Aparejo 1

Aparejo 2

Aparejo 3

Aparejo 4 Aparejo 5 Aparejo 6

Aparejo 7

Aparejo 8

Nivel 5

Tras N51r N52r N53r 0 0 N56r N57r N58r

Frente N51f N52f N53f 1 1 N56f N57f N58f

Nivel 4

Tras N41r N42r N43r 0/0/1/0/1 1/1/0/0/1 N46r N47r N48r

Frente N41f N42f N43f 1/1/0/1/0 1/1/1/1/0 N46f N47f N48f

Nivel 3



Nivel 2



Nivel 1

Tras N11r N12r N13r 0 0 N16r N17r N18r

Frente N11f N12f N13f 1 1 N16f N17f N18f

Sum

7/7/3/5/5 7/7/3/5/5

Cantidad de instrumentación DONES = 54




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Figura 8. Vistas 3D de detalle de una zona densamente instrumentada de un aparejo del sistema STUMM. Izquierda: se muestran varios niveles de un mismo aparejo. Derecha: se muestra un detalle seccionado ampliado de la sujeción propuesta en el diseño actual del STUMM para una MCF (verde oscuro), una CI (verde claro) y un SPND (naranja). La flecha roja indica la dirección y sentido del flujo neutrónico.

Figura 9. Vista de dos lingotes: el de la izquierda, con 3 termopares (en niveles 1, 3 y 5); y el de la derecha, con dos termopares (en niveles 2 y 4).

Lingote delantero Lingote trasero

Termómetro Gamma




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3.1.13 VERSATILIDAD EN LA UBICACIÓN DE LOS DETECTORES DONES EN LOS APAREJOS INSTRUMENTADOS

Los detectores DONES (MCFs, CIs, SPNDs y termómetros gamma) se han de poder desmontar e intercambiar su posición, tanto dentro de un mismo aparejo instrumentado como entre aparejos instrumentados diferentes.

3.1.14 CANTIDAD Y UBICACIÓN DE LA INSTRUMENTACIÓN PROPIA DE STUMM-PROTO EN APAREJOS NO INSTRUMENTADOS

Los 6 aparejos no instrumentados deberán alojar la cantidad mínima necesaria de sensores para poder caracterizar y controlar la temperatura del interior del contenedor.

En cuanto a la caracterización térmica a lo largo y ancho del interior del contenedor, la mejor opción será ubicar dichos sensores en los lingotes correspondientes. Por afinidad con los sensores de temperatura de la instrumentación DONES, los sensores de temperatura de la instrumentación propia del prototipo podrán ser también termopares tipo K.

La Tabla 3 presenta celdas para la ubicación de sensores de temperatura de los aparejos no instrumentados. La cantidad de estos sensores será definida por el contratista y deberá contar con la aprobación del contratante. Por lo tanto, en dicha tabla aparecen cantidades genéricas designadas como Nijf o Nijr. Nijf expresa la cantidad de sensores de temperatura ubicados en la parte delantera del nivel i en el aparejo j. Nijr expresa la cantidad de sensores de temperatura ubicados en la parte trasera del nivel i en el aparejo j. Nótese que, en la práctica, los valores de Nijf y Nijr serán 0 ó 1.

En cuanto a los sensores de temperatura de control para el subsistema de calentamiento, estos podrán ir en la ubicación que se estime más conveniente dentro del aparejo, pudiendo ser un lingote o cualquier otro componente. Nótese que no todos los aparejos deberán incluir obligatoriamente sensores de control de temperatura.

3.1.15 MODO DE UNIÓN DE LOS TERMOPARES TIPO K EN LOS LINGOTES Y SU INSPECCIÓN Los termopares tipo K irán unidos a su lingote correspondiente por soldadura por capilaridad fuerte (“soldering”) o blanda (“brazing”). Nótese que dicha unión debe soportar las condiciones de operación y supervivencia definidas en la sección 3.1.6.

Estas uniones deberán ser inspeccionadas por técnicas radiagraficas.

3.1.16 FABRICABILIDAD DE PROTOTIPO El presente diseño del sistema STUMM no ha sido detallado a un nivel que garantice su fabricabilidad mecánica. El contratista deberá generar un diseño que sea coherente con las diferentes técnicas de fabricación y cuya fabricabilidad esté asegurada.

El contratista podrá modificar el diseño en consecuencia, siempre con la aprobación del contratante.

3.1.17 REPUESTOS DE APAREJOS Se fabricará un aparejo instrumentado adicional, que hará las veces de repuesto.




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3.1.18 SEMBLANZAS ENTRE UN APAREJO INSTRUMENTADO Y UNO NO INSTRUMENTADO Será el contratista el que, por motivos de economía de diseño y fabricación, decida distinguir o no entre un aparejo instrumentado y uno no instrumentado. En el caso de que ambos tipos de aparejos sean idénticos, todos ellos permitirán alojar detectores DONES.

3.1.19 PANEL DE CONECTORES ELECTRÓNICOS EN PARTE SUPERIOR DEL PROTOTIPO El panel de conectores electrónicos es una de las partes cuyo diseño actual está más alejado de las necesidades de STUMM-PROTO. Su estado actual de diseño se muestra, a modo meramente orientativo, en la Figura 4. Su definición final para el prototipo deberá ser acorde a los requisitos del presente documento. Como resultado de dicha definición es esperable un diseño muy diferente en esa parte del prototipo.

3.1.19.1 Funcionalidad de la interfaz de conectores Para cada sensor o detector del interior del cuerpo mecano-soldado, se deberá garantizar la apropiada conexión eléctrica entre el conector del extremo del cable mineral (ver sección 3.1.20.1) y su conector de pared correspondiente. Ello significa que la pérdida de señal a través de dichos conectores deberá ser despreciable o nula.

3.1.19.2 Definición y acopio de los conectores eléctricos de pared. El contratista deberá seleccionar el tipo y modelo de conector de pared que cumpla los requisitos del presente pliego, además de ser compatible con el tipo de conector mineral definido en las secciones 3.1.20.1, 3.1.20.2 y 3.1.20.4.

Asimismo, todos los conectores de pared entrarán en el alcance de lo que deberá ser acopiado por el contratista.

3.1.19.3 Ubicación del panel de conectores El panel de conectores se ubicará en el extremo superior del cuerpo mecano-soldado del prototipo.

3.1.19.4 Cantidad de conectores de pared alojados El panel de conectores deberá alojar los conectores de pared correspondientes a todos los sensores y detectores susceptibles de ser integrados en el interior del cuerpo mecano-soldado, tanto pertenecientes a instrumentación DONES (ver Tabla 2) como a instrumentación propia del prototipo. Las cantidades de sensores y detectores a tener en cuenta se derivan de las secciones 3.1.11.1 y 3.1.14.

3.1.19.5 Estanqueidad del panel de conectores La unión de cada conector de pared con el panel de conectores deberá ser estanca en las condiciones de trabajo y supervivencia del prototipo (ver sección 3.1.6). Nótese que dichas condiciones son a nivel del contenedor. A nivel del panel de conectores, serán de aplicación los requisitos de la sección 3.1.22.3, por los cuales las etapas enfriadoras deberán garantizar, en caso de que sea necesario, que todos los componentes del prototipo se mantienen a una temperatura por debajo de la máxima de trabajo recomendada por el fabricante. Esto aplica especialmente a los conectores de pared y juntas de estanqueidad del panel de conectores.

Se aceptan modos de unión permanente (soldadura por capilaridad entre otros) los conectores de pared y el panel de conectores.




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En caso de que el panel de conectores incluya varias piezas mecánicas, se deberá garantizar la estanqueidad de este subsistema mediante las juntas adecuadas.

El panel o caja de conectores deberá presentar un nivel de fugas mejor que 1·10-6 mbar·l/s. Ello será verificado por medio de la prueba 5.5.4.1.

3.1.19.6 Características de los conectores de pared Los conectores de pared a seleccionar por el contratista, deberán ser estancos y compatibles con los requisitos del presente documento.

Nótese que, en el caso de los termopares tipo K, más que conectores serán pasamuros estancos lo que haya que integrar en el panel de conectores. Dichos pasamuros deberán ser compatibles con el par de metales propio de los termopares tipo K.

Aparte de la estanqueidad, tanto los conectores de pared como los pasamuros deberán ser cerámicos y resistentes a la radiación.

3.1.19.7 Fisonomía del panel de conectores La fisonomía del panel de conectores será definida por el contratista y deberá garantizar el cumplimiento de todos los requisitos que afecten al mismo.

3.1.19.7.1 Discusión técnica orientativa Son aceptables y esperables conceptos diferentes, en cuanto a la fisonomía del panel de conectores, de los apuntados en el diseño actual del sistema STUMM. Actualmente el concepto se basa en un diseño tipo placa. No es seguro que se pueda mantener este concepto para STUMM-PROTO, dada la notable cantidad de sensores y detectores que incluirá.

A modo de ejemplo y restringiendo el concepto al ámbito de STUMM-PROTO, se puede pensar en un diseño tipo caja de conectores, con tapas laterales y superior desmontables, tal y como se muestra de manera muy esquemática en la Figura 10. Este concepto puede subsanar dos problemas importantes:

• La falta de espacio para la integración de todos los conectores necesarios según las secciones 3.1.11.1 y 3.1.14.

• La gestión del eventual exceso de cable de los detectores DONES debido a la diferente altura entre los niveles 2 y 4 de los aparejos y a la versatilidad en la ubicación de dichos detectores requerida acorde a la sección 3.1.13.

Es de esperar que la definición de este concepto en el diseño mecánico de STUMM-PROTO conlleve una modificación sustancial también de la parte superior de los aparejos.

Este concepto basado en caja desmontable permitiría aumentar bastante el área para la integración de conectores de pared ya que se podrían habilitar las superficies laterales para ello. El hecho de que todas las caras de dicha caja sean desmontables facilita el acceso y conexión de los conectores de los cables minerales a los conectores de pared. Por supuesto, la caja y todas sus tapas deberían preservar la estanqueidad del conjunto.




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Según los requisitos de las secciones 3.1.12 y 3.1.13, el posible exceso de cable a gestionar si un detector DONES se coloca en el nivel 4 es de unos 130 mm, lo cual se corresponde con la distancia entre los niveles 2 y 4 de un aparejo.

Como en STUMM-PROTO solo habrá dos aparejos plenamente instrumentados, parte del volumen interno del cuerpo mecano-soldado podrá utilizarse para implementar la coca necesaria para acomodar la longitud de los cables minerales a la distancia necesaria hasta su conector en el panel o caja de conectores. Asimismo, la caja de conectores también proporcionaría un volumen adicional para dicho acomodamiento.

La modificación profunda de esta parte del prototipo puede conllevar la inclusión, en la eventual caja de conectores, de dos tubos acodados similares a los mostrados en la Figura 2 (derecha, marcados en rojo). Dichos tubos adicionales permitirían que, en el futuro y totalmente fuera del alcance del presente contrato, el contratante pudiera habilitar una refrigeración similar al del sistema STUMM y que funcionara de manera eficiente en la zona de la caja de conectores. En este caso y en lo relativo a las prestaciones de dichos tubos acodados, el contratista estaría eximido de responsabilidad.

Asimismo, pueden ser necesarios vaciados en la parte superior de aparejos para permitir paso de cables, así como paso de gas de refrigeración para el caso supuesto en el párrafo anterior.




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Figura 10. Arriba: Vista en sección del insuficiente concepto actual en lo relativo al panel de conectores. Abajo: Concepto muy esquemático basado en una extensión en forma de caja de conectores con juntas de estanqueidad. Se muestran dos conectores a modo de ejemplo, aunque no son representativos de los conectores finales de los sensores y detectores de STUMM-PROTO.

3.1.19.8 Útil de conexión Se deberá incluir en el alcance mecánico de STUMM-PROTO los útiles dedicados necesarios para implementar la conexión de los conectores de los cables minerales a sus correspondientes conectores de pared.

3.1.20 INTERFACES MECÁNICAS DE LA INSTRUMENTACIÓN DEL INTERIOR DEL CONTENEDOR Las interfaces mecánicas de la instrumentación del interior del contenedor están pendientes de definir en el diseño actual del STUMM. Su definición para el prototipo deberá ser acorde a los requisitos del presente documento.

En la Figura 8 (ver elipses amarillas) se señalan algunas de las interfaces pendientes de definir para la instrumentación DONES de los aparejos instrumentados.

Caja de conectores Junta de estanqueidad

Tapa




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En la sección 3.1.12 se detalla, para cada tipo de detector DONES, la cantidad de alojamientos que deberán incluirse en las pletinas susceptibles de incluir esos dispositivos

3.1.20.1 Descripción de las MCFs y las CIs Tanto las MCFs como las CIs presentan un extremo de detección de 42.5 mm de longitud aproximadamente y 3±0.05 mm de diámetro.

Dicho extremo de detección viene integrado con un cable mineral blando de 2.2 mm de diámetro hasta un conector tipo SMA cuyo objetivo de envolvente máxima será de 9.5 mm de diámetro y 50 mm de longitud (TBC). Es este conector el que tendrá interfaz con su correspondiente conector de pared en el panel de conectores que está pendiente de definir (véase sección 3.1.19).

La longitud total desde la punta del extremo de detección hasta el final del conector SMA es de 2700 (+0/+50) mm.

Cada MCF y cada CI viene integrada con su cable mineral y su conector correspondiente.

Figura 11. Croquis dimensional de las MCFs y las CIs.

3.1.20.2 Descripción del resto de los detectores DONES Tanto los SPNDs como los termómetros gamma no se encuentran actualmente en un estado de madurez como para definir sus propias interfaces de manera unívoca.

Para el presente contrato se considerará el mismo tipo de conectores que los definidos en la sección 3.1.20.1.

A nivel mecánico, y con el objeto de tener flexibilidad ante posibles desviaciones en la envolvente diametral de los SPNDs y los termómetros gamma, se deberán reservar los siguientes alojamientos en las pletinas correspondientes:

• Un alojamiento de 8.2 mm de diámetro para cada termómetro gamma. • Un alojamiento de 5.2 mm de diámetro para cada SPND.

3.1.20.3 Casquillos de interfaz mecánica A fin de poder adaptar el prototipo a la interfaz mecánica que requieran los SPNDs y los termómetros gamma, se proveerán casquillos remecanizables, fácilmente desmontables e insertables en los alojamientos descritos en la sección 3.1.20.2.




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3.1.20.4 Descripción de los termopares tipo K y otros eventuales sensores de temperatura El contratista deberá definir y acopiar este tipo de sensores y su cantidad. Diez unidades de este tipo de sensores formarán parte de la instrumentación DONES del prototipo (ver sección 3.1.11.1). Para el resto de sensores de temperatura, pertenecientes a la instrumentación propia del mismo, el contratista podrá optar por termopares tipo K u otro tipo de sensores (ver sección 3.1.14).

Asimismo, el contratista deberá definir la longitud de cable mineral de dichos sensores, así como el conector del extremo del cable mineral, tal que sean compatibles con el panel de conectores (ver sección 3.1.19) y los demás requisitos del presente contrato.

El tramo de cable desde el extremo del termopar hasta el panel de conectores superior deberá ser mineral, permitiendo cierta manipulación a fin de poder cambiar de posición el aparejo que aloje. Nótese que, en el caso de los termopares tipo K, por el tipo de unión mecánica prevista (ver sección 3.1.15) no podrán cambiarse de posición dentro de un mismo aparejo.

El conector del extremo del cable mineral deberá ser compatible con su conector de pared correspondiente en el panel de conectores superior.

3.1.20.5 Sujeción mecánica de la instrumentación Los aparejos deberán incluir interfaces de sujeción adecuadas para toda la instrumentación montada en ellos, evitando inducir tensiones elevadas a los sensores y detectores en cuestión. Especial cuidado habrá que tener en cuanto a las partes sensibles de dichos dispositivos y sus cables minerales. Téngase en cuenta que la unión entre la parte sensible y el cable mineral es una zona especialmente delicada en este tipo de dispositivos.

3.1.20.6 Gestión mecánica de cables minerales de sensores y detectores La sujeción y ruteado de los cables minerales deberá preservar adecuadamente la integridad de estos a lo largo de todo su recorrido hasta el panel de conectores, poniendo especial atención en la unión entre la parte sensible del dispositivo y el cable mineral, así como la unión de este último a su conector.

Asimismo, se deberá permitir que el cable mineral tenga una coca adecuada para poder absorber su exceso de longitud dependiendo de la ubicación que tenga en cada momento.

3.1.21 SUBSISTEMA DE CALEFACCIÓN 3.1.21.1 Funcionalidad El prototipo incluirá un subsistema de calefacción que permita ajustar la temperatura a nivel del contenedor, desde temperatura ambiente hasta el límite de supervivencia definido en la sección 3.1.6.

3.1.21.2 Homogeneidad térmica a nivel del contenedor El sistema de calefacción deberá dotar a todo el interior del contenedor, inclusive las partes activas de los aparejos de una temperatura razonablemente homogénea.

Se quieren evitar calentamientos muy localizados. Para ello, se sugiere que las superficies externas del contenedor tengan acoplados a ellas elementos calefactores que cubran buena parte de su área.

Debido a que la resistencia térmica desde las paredes externas del contenedor a las pletinas que contienen los detectores DONES, se sugiere también incluir calentadores en todos o algunos lingotes. De esa manera, la aportación de potencia será mucho más eficiente.




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3.1.21.3 Tiempo de calentamiento El tiempo de calentamiento del contenedor desde temperatura ambiente hasta condiciones de operación (ver sección 3.1.6) deberá ser menor de 40 minutos.

Para alcanzar las condiciones de supervivencia dicho tiempo deberá ser menor de 80 minutos.

3.1.21.4 Condición mantenible de los elementos calefactores y los sensores de temperatura Los elementos calefactores deberán poder ser desmontados y sustituidos por otros con facilidad.

3.1.21.5 Medición de temperatura asociada al subsistema de calefacción Deberán incluirse una cantidad razonable de sensores de temperatura acoplados a las superficies externas del chasis mecano-soldado, a fin de caracterizar el gradiente térmico a lo largo de la altura del prototipo, así como la distribución de temperatura en la parte externa del contenedor.

Asimismo, habrá que incluir una cantidad -a definir por el contratista- de sensores de temperatura en el interior del contenedor, principalmente en alguna de las pletinas, a fin de poder conocer de manera bastante aproximada cuándo los detectores DONES están a la temperatura adecuada. Alguno de dichos sensores será el que gobierne el sistema de calentamiento en lazo cerrado.

3.1.21.6 Resistencia de los calefactores y sensores de temperatura del subsistema de calefacción Tanto los calefactores como los sensores de temperatura del subsistema de calefacción deberán ser resistentes a radiación gamma.

Dichos componentes deberán presentar esa resistencia en todos sus elementos, desde el elemento sensor u operativo, pasando por el cable, que deberá ser mineral, hasta el conector del extremo de dicho cable.

Esto también será aplicable a los conectores intermedios o de pared correspondientes, sitos en la parte superior del prototipo.

3.1.21.7 Sujeciones y ruteado mecánico de los componentes del subsistema de calefacción Deberán proveerse sujeciones mecánicas adecuadas para todos los componentes que formen parte del subsistema de calefacción, tanto sensores de temperatura como elementos calefactores, de manera que dichos elementos se preserven en buenas condiciones y a nivel bajo de tensiones en condiciones de operación y supervivencia.

Esto es aplicable tanto a las partes propiamente operativas (calefactores y partes sensibles de los sensores) como a sus cables y conectores.

Estas sujeciones rutearán los cables minerales hacia la parte superior del prototipo, donde se ubicará su panel de conexiones. En el caso de sensores o calefactores que estén dentro del contenedor, dicha conexión tendrá lugar en el panel o caja descrito en la sección 3.1.19. Para el caso de sensores y calefactores externos, habrá que habilitar una zona de conexionado adicional también en la parte superior del prototipo.

3.1.21.8 Conectores intermedios del trazado eléctrico del subsistema de calefacción Los componentes del subsistema de calefacción que se integren en el interior del contenedor se conectarán a su correspondiente conector de pared, el cual se ubicará en el panel o caja de conexiones de la sección 3.1.19. Dichos conectores de pared deberán ser estancos y resistentes a la radiación gamma, tal como se especifica en la sección 3.1.21.6.




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En cuanto a los componentes externos del subsistema de calefacción, los primeros conectores que pueda haber en su trazado eléctrico deberán ubicarse en la parte superior del prototipo. Todos los conectores ubicados en esa zona del prototipo deberán ser resistentes a la radiación gamma.

3.1.21.9 Medidas de seguridad por sobrecalentamiento El sistema de calefacción deberá evitar someter al prototipo a temperaturas superiores a las de operación previstas en la sección 3.1.6. De violarse dicha condición, el aporte de potencia del sistema de calefacción deberá ser abortado.

Asimismo, en caso de que, a pesar de estar el contenedor dentro de las condiciones de la sección 3.1.6, hubiera peligro de sobrepasar la temperatura límite de cualquier elemento sensible del prototipo (conectores de pared, juntas de estanqueidad, etc), el aporte de potencia del sistema de calefacción deberá ser abortado.

3.1.22 ETAPAS ENFRIADORAS Como se dice anteriormente, el prototipo no será representativo de las capacidades de refrigeración previstas para el sistema STUMM. STUMM-PROTO únicamente incluirá etapas enfriadoras acopladas en la parte alta del chasis mecano-soldado.

No entra en el alcance del presente contrato el diseño de la instalación y circuito del refrigerante. De hecho, en caso de usar eventualmente las etapas enfriadoras, éstas serán alimentadas mediante la instalación de agua glicolada que posea la infraestructura donde se aloje o se pruebe el prototipo.

3.1.22.1 Refrigerante Se considerará agua glicolada como refrigerante.

3.1.22.2 Parámetros para el dimensionado de las etapas enfriadoras Ante el desconocimiento actual acerca de las instalaciones de agua glicolada de las que pueda hacer uso el prototipo para su refrigeración, ambas partes, contratista y contratante, deberán llegar a un acuerdo sobre los parámetros clave a tener en cuenta para el diseño de las etapas enfriadoras, básicamente en lo referente al rango de temperatura de entrada, así como al rango de flujo másico.

Se tendrán en cuenta parámetros existentes en este tipo de instalaciones en infraestructuras o laboratorios que alojen equipos parecidos a STUMM-PROTO. También se tendrán en cuenta las instalaciones que el contratista prevea utilizar para llevar las pruebas de aceptación de calentamiento (ver sección 5.5.5).

3.1.22.3 Función de las etapas enfriadoras La función de las etapas enfriadoras será la de mantener por debajo de la temperatura de trabajo máxima a los componentes más sensibles (juntas de estanqueidad, conectores, etc…) de la parte superior del prototipo.

3.1.22.4 Concepto de las etapas enfriadoras Las etapas enfriadoras consistirán en sencillos bloques intercambiadores de calor con un laberinto interno por donde circule el refrigerante.

La sección de paso del refrigerante por el laberinto deberá guardar un diámetro tal que permita un caudal que disipe la potencia necesaria para preservar la parte superior del prototipo por debajo de la temperatura máxima de trabajo de los elementos sensibles (juntas de estanqueidad, conectores, etc…) mientras el contenedor se encuentra a la temperatura máxima del rango de supervivencia.




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Dada la gran capacidad calorífica del agua es probable que modestos caudales y modestos incrementos de temperatura del refrigerante sean suficientes para evacuar la potencia necesaria para conseguir la función de refrigeración mencionada en la sección 3.1.22.3.

3.1.22.5 Ubicación de las etapas enfriadoras en el prototipo Se montarán en superficies externas de la parte alta del cuerpo mecano-soldado del prototipo.

3.1.22.6 Interfaces con el chasis mecano-soldado El cuerpo mecano-soldado presentará acabados superficiales de calidad mínima N6 en las superficies de contacto con las etapas enfriadoras, a fin de maximizar la conductancia térmica.

3.1.22.7 Extensiones de entrada y salida de las etapas enfriadoras Las etapas enfriadoras deberán incluir sendos tubos de entrada y salida de longitud razonable para que permita el acople de los conductos de entrada y salida de refrigerante de la instalación de agua glicolada, así como la ubicación de abrazaderas con sensores de temperatura para conocer la temperatura de entrada y salida del flujo.

3.1.22.8 Sensores de temperatura Las etapas enfriadoras deberán incluir sensores de temperatura, los cuales deberán permitir la monitorización automática, remota, continua y en tiempo real.

Dichos sensores deberán medir la temperatura del flujo a la entrada y salida de las etapas, así como la temperatura del bloque intercambiador.

3.1.23 REQUISITOS DE LOS TUBOS DE REFRIGERACIÓN PREVISTOS EN EL SISTEMA STUMM Como se dice anteriormente en el presente documento, STUMM-PROTO deberá incluir los tubos de refrigeración que, soldados al cuerpo mecano-soldado, forman parte del sistema STUMM (ver Figura 2 (derecha) y Figura 7). Aparte del nivel meramente constructivo, estos tubos no serán usados en el prototipo, dentro del alcance del presente contrato, para nada que tenga que ver con funciones de refrigeración.

El contratista será responsable de la adecuada fabricación de dichos tubos y sus uniones soldadas al cuerpo mecano-soldado, de acuerdo con las condiciones técnicas del presente pliego. Para eventuales funciones de refrigeración dedicada en STUMM-PROTO, se tendrán en cuenta las etapas enfriadoras, especificadas en la sección 3.1.22.

3.1.23.1 Bridas externas de los tubos de refrigeración del sistema STUMM Las bridas de los tubos de entrada y salida de refrigeración del sistema STUMM están pendientes de definir en el diseño actual. Dichas ausencias se señalan en la Figura 2 y Figura 5 (círculos rojos) y deberán ser completadas por medio de bridas y juntas de estanqueidad de estándares de alta robustez ampliamente usados en sistemas neumáticos y de vacío.

Se sugiere que dichas bridas sean del tipo CF y las juntas sean de cobre.

3.1.23.2 Compatibilidad con ciclados de vacío Los tubos soldados al chasis mecano-soldado del prototipo deberán permitir realizar vacío en el interior de dicho chasis. Por lo tanto, las bridas que están pendientes de definir (ver sección 3.1.23.1 deberán poderse taponar de manera estanca.




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Se deberá poder acoplar un ramal de bombeo basado en bomba turbomolecular y bomba primaria.

3.1.23.3 Dispositivos de seguridad por sobrepresión En alguna de las bridas pendientes de definir se debe poder acoplar componentes de aliviado de presión en caso de sobrepresión accidental. Como sugerencia, y a fin de tener redundancia, se mencionan válvulas de alivio de presión, así como discos de sacrificio (“burst disks”).

Dichos sistemas deberán mantener al prototipo dentro de la presión de supervivencia definida en la sección 3.1.6. Asimismo, también deberá haber un dispositivo de medida de presión coherente con los rangos operativos del prototipo.

3.1.24 BASTIDOR DE SOPORTE DEL PROTOTIPO Como uno de los subsistemas auxiliares del prototipo deberá incluirse un bastidor que soporte adecuadamente el prototipo cumpliendo con los siguientes requisitos.

3.1.24.1 Soporte en posición vertical del prototipo El bastidor deberá soportar el prototipo en posición vertical y por los “support trusses”.

3.1.24.2 Interfaces mecánicas de centrado Se deberán incluir algunos elementos de centrado, desmontables o no, para facilitar la maniobra de aproximación y acoplamiento del prototipo al bastidor.

3.1.24.3 Aislamiento térmico La unión entre los “support trusses” y el bastidor deberá ser aislante térmica, de manera que todo el bastidor se encuentre a temperatura ambiental o cercana a la ambiental, aun cuando el prototipo se encuentre en condiciones de supervivencia (ver sección 3.1.6). Esto se llevará a cabo sin inducir grandes tensiones mecánicas al prototipo.

3.1.24.4 Ergonomía El bastidor deberá tener o permitir la integración de algún o algunos elementos de trabajo en altura, por cada lado del prototipo, tal que permitan trabajar con seguridad en la proximidad de las interfaces mecánicas de los “support trusses” y en la zona del panel de conectores. Asimismo, dichos elementos ergonómicos deberán estar a una altura suficiente como para poder asistir manualmente la extracción o inserción de los aparejos verticalmente del chasis mecano-soldado con la ayuda de una grúa.

3.1.24.5 Compuertas de seguridad El bastidor deberá incluir unas compuertas de seguridad que envuelvan por delante y por detrás al prototipo de manera que no quede ningún área potencialmente caliente accesible desde fuera. Dichas compuertas, además, deberán incluir un interruptor conectado que las bloqueen si la temperatura del prototipo no se encuentra por debajo de una temperatura de seguridad.

3.1.24.6 Acabado de las estructuras mecánicas del bastidor Las estructuras mecánicas que formen parte del bastidor deberán tener un acabado pintado en color amarillo, con la imprimación previa adecuada para evitar desprendimientos de pintura en el corto plazo.




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3.1.25 ÚTIL DE TRANSPORTE Y EMBALADO 3.1.25.1 Funcionalidad y modos de transporte Como uno de los subsistemas auxiliares del prototipo deberá incluirse un útil de que permita el transporte de STUMM-PROTO en condiciones seguras en cuanto a su integridad. Dicho útil de transporte deberá ser compatible con las dimensiones permitidas y las solicitaciones mecánicas y térmicas propias de los modos de transporte por carretera, aéreo y marino.

3.1.25.2 Cantidad y disposición de bultos El contratista deberá prever el número y disposición de bultos necesarios para poder transportar el prototipo de la manera más compacta posible. Se preferirán soluciones que minimicen el número de bultos a tratar.

El bulto más crítico en cuanto al transporte será aquél que incluya la parte mecánica representativa del sistema STUMM. Este bulto deberá incluir, como mínimo, el cuerpo mecano-soldado (incluyendo los tubos de refrigeración soldados a él), todos los aparejos insertados e integrada toda la instrumentación interna al cuerpo mecano-soldado. Ya dependerá del contratista si en este bulto se integra o no el bastidor. Otro bulto delicado será aquél formado por los armarios de electrónica con todos sus dispositivos integrados.

Se sugiere que todo el cableado mineral externo vaya en su bandeja o parrilla (ver sección 3.2.2.5) como otro único bulto a tratar.

3.1.25.3 Recipientes de los bultos El subsistema del útil de transporte deberá incluir los recipientes de todos los bultos a transportar, los cuales protegerán a estos de las inclemencias externas.

3.1.25.4 Número de ciclos de uso del útil de transporte Todos los componentes, soportes y recipientes del útil de transporte deberán ser reutilizables en buenas condiciones durante 20 ciclos de transporte.

3.1.25.5 Testigos de impacto Todos los paquetes o recipientes a transportar deberán incluir testigos de impacto en las tres direcciones XYZ.

3.1.25.6 Acabado de las estructuras mecánicas del útil de transporte Las estructuras mecánicas que formen parte del útil de transporte deberán tener un acabado pintado en color amarillo, con la imprimación previa adecuada para evitar desprendimientos de pintura en el corto plazo.

3.2 REQUISITOS ELECTRÓNICOS Y DE CONTROL 3.2.1 FUNCIONALIDADES BÁSICA Y DE SEGURIDAD DE LA ELECTRÓNICA Y EL CONTROL DEL

PROTOTIPO La electrónica del prototipo se encargará de transportar, tratar y procesar adecuadamente todas las señales producidas por STUMM-PROTO, desde su origen hasta el ordenador central de control, con especial atención y cuidado a las señales de la instrumentación DONES.

Asimismo, deberá integrar todas las utilidades de control en lazo abierto y/o cerrado que sean necesarias para el buen funcionamiento de todos los subsistemas del prototipo.




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Por último, deberá proveer, con la redundancia necesaria, todos los mecanismos de protección hardware y software para preservar el prototipo en su rango de condiciones de supervivencia, evitar cualquier accidente y proteger a los usuarios del mismo. Cabe mencionar como especialmente importante la protección en los casos de sobrecalentamiento y sobrepresión, por encima de las condiciones definidas en el presente pliego (ver sección 3.1.6).

Para las protecciones más críticas se exigirá redundancia hardware, aparte de los procesos de seguridad a nivel software que puedan existir.

3.2.2 ELECTRÓNICA ASOCIADA A LOS SENSORES Y DETECTORES 3.2.2.1 Requisitos eléctricos de los sensores y detectores del interior del contenedor Recordemos que dentro del contenedor podrá haber dos tipos de instrumentación: la denominada instrumentación DONES, compuesta por las MCFs, las CIs, los SPNDs, los termómetros gamma y termopares tipo K, derivados de la instrumentación incluida en el sistema STUMM en su configuración actual; y la denominada instrumentación propia, básicamente formada por sensores de temperatura necesarios para las funcionalidades propias del prototipo y que no provienen del sistema STUMM.

A modo de recordatorio y en lo relativo a su acopio, de la instrumentación DONES solo los termopares tipo K serán responsabilidad del contratista. El resto de instrumentación DONES será responsabilidad de la parte contratante, y únicamente las cámaras de ionización tendrán cierta interacción durante las pruebas de aceptación (véase sección 5.5.2).

No obstante, la electrónica del prototipo sí deberá incluir una importante parte específica encargada de transportar y adquirir las señales de los detectores DONES. Como mención importante, los termómetros gamma se quedarán fuera de las señales a adquirir y procesar por parte de la electrónica de STUMM-PROTO. Nótese, por tanto, su ausencia en la Tabla 4. En resumen, este paquete de electrónica deberá transportar y adquirir las señales de MCFs, CIs y SPNDs, de acuerdo a las características de dichas señales, descritas en la Tabla 4.

Los requisitos de alimentación y de la señal de salida, así como su frecuencia de adquisición, de la instrumentación DONES se muestran en la Tabla 4. Nótese que, de las 15 unidades de MCFs, las señales de cuatro de ellas se adquirirán con una frecuencia en el rango de 0.2 a 1 MHz. Esta electrónica ultra-rápida presentará una mayor complejidad y requerirá de soluciones específicas y customizadas que probablemente no puedan ser acopiadas por medio de equipos comerciales.

Tipo de detector Cant. Tensión de

alimentación (V) Señal de salida Sensibilidad de medida Frecuencia de lectura

Micro-cámara de fisión

15 0 – 400 (150 V recomendado)

Del orden de nano-amp (10-9 A)

Del orden de pico-amp (10-12 A)

Del orden de 2 – 5 kHz Del orden de 0.2 – 1 MHz para 4 unidades

Cámara de ionización

15 0 – 400 (150 V recomendado)

Del orden de nano-amp (10-9 A)


Del orden de 2 – 5 kHz

SPND 6 N/A Del orden de pico-amp (10-12 A)


Del orden de 2 – 5 kHz

Termopar tipo K 10 N/A Del orden de mV (*) 0.1 K Del orden de 1 Hz Tabla 4. Requisitos eléctricos principales propios de la instrumentación DONES del interior del prototipo. (*) Nótese que los termopares tipo K serán definidos por el contratista, por lo cual ese dato dependerá de dicha elección.




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Nótese que, para la prueba de aceptación definida en la sección 5.5.6, no será necesaria la presencia de los detectores DONES, sino que deberá simularse una señal de origen con características (ver Tabla 4) similares a la del detector en cuestión.

3.2.2.2 Requisitos de electrónica ultra-rápida Para cuatro de las 15 MCFs deberá poderse adquirir su señal con una frecuencia del orden de 0.2 – 1 MHz. Asimismo, esta electrónica ultra-rápida deberá generar una señal binaria, tal que, si la lectura de intensidad de la MCF en cuestión varía dos órdenes de magnitud, aquélla cambie su valor (de 0 a 1, o al revés).

A continuación, se justifica la necesidad de este requisito. En DONES habrá la necesidad de realizar acciones para llevar al acelerador a un modo seguro cuando el haz sufra un desplazamiento importante y súbito. Las MCFs son buenas candidatas para ello por su muy rápida respuesta, pero ello implica que, ante un cambio significativo en la lectura, debería detectarse muy rápidamente, en el orden de µs, y activar una alerta para realizar la acción que ponga en modo seguro el acelerador.

3.2.2.3 Longitud de trazado eléctrico sin tratamiento de señal STUMM-PROTO deberá simular de manera representativa el trazado eléctrico que habrá en DONES. Ello implica que desde el prototipo hasta el primer punto de tratamiento de señal deberá haber una distancia de 70 metros.

3.2.2.4 Cableado externo del prototipo Los cableados trazados desde el panel de conectores del prototipo hasta el cuadro de tratamiento de señales deberán ser minerales.

3.2.2.5 Manipulación de cableado A fin de manipular de forma segura todo el cableado externo del prototipo, se deberá incluir algún elemento tipo bandeja o parrilla donde acomodar de manera compacta y ordenada todos los cables minerales.

A parte de dicho componente, deberá diseñarse todo útil o soporte auxiliar que sea necesario para el buen tratamiento y manipulación del cableado mineral, evitando inducir tensiones en ellos bajo cualquier circunstancia operativa, de manipulación o de transporte.

Especial cuidado, en lo relativo a tensiones mecánicas, habrá que tener en la transición entre el panel o caja de conectores superior del cuerpo mecano-soldado y la bandeja o parrilla de cableado mineral. Por otra parte, la transición entre dicha bandeja o parrilla y los armarios de electrónica podrán ser orgánicos.

3.2.3 ADQUISICIÓN DE SEÑALES La electrónica deberá incluir electrómetros o dispositivos para la adquisición de todas las señales de salida del prototipo, tanto de la instrumentación DONES como la instrumentación propia del mismo.

Dichos dispositivos deberán incluir un display practicable donde se pueda visualizar el valor de cualquiera de las señales arriba reseñadas.

En coherencia con la sección 3.2.2.1, deberán incluirse la cantidad de electrómetros y dispositivos necesaria para proveer el número de canales necesarios para adquirir todas las señales detalladas en la Tabla 4.

En lo referente a las MCFs, CIs y SPNDs. deberán habilitarse 36 canales. Si se excluyen las 4 MCFs de adquisición ultra-rápida (ver sección 3.2.2.2), son 32 los canales a adquirir con frecuencias moderadas que




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pueden ser compatibles con pico-amperímetros comerciales. Como se ha dicho anteriormente, los termómetros gamma quedan fuera de los canales de adquisición a habilitar en el presente contrato

3.2.4 CONTROL DE LAZO CERRADO PARA LA TEMPERATURA DEL CONTENEDOR 3.2.4.1 Capacidad de regulación y estabilidad térmica La temperatura de trabajo del contenedor deberá ser ajustable, retroalimentando la potencia del sistema de calefacción, para que aquélla sea estable dentro de ±1 K respecto a la temperatura de consigna.

3.2.4.2 Resolución de ajuste de temperatura La resolución del ajuste temperatura del contenedor deberá ser de 0.5 K.

3.2.4.3 Sensor de control configurable El control del sistema de calefacción deberá ser en tiempo real y en base a la lectura de temperatura de uno o varios sensores.

El sistema ha de permitir seleccionar, de entre cualquiera de los sensores de temperatura del prototipo, aquel o aquellos sensores de temperatura de control que gobiernen el sistema de calefacción.

Este requisito aplica asimismo a la parte de software e interfaz de usuario asociada a la electrónica del prototipo.

3.2.5 ARMARIOS ELÉCTRICOS Denominaremos armarios eléctricos a los contenedores que incluirán, de manera centralizada, ordenada y accesible, gran parte del hardware eléctrico y electrónico, así como el vínculo de todo ese hardware con la red general de suministro eléctrico.

Así, dichos armarios incluirán todos los dispositivos externos de lectura y control de señales, así como las fuentes de alimentación, dispositivos de seguridad eléctrica, zonas de ordenación de cables, etc…

3.2.5.1 Ordenación y modularidad en la disposición de la electrónica externa Toda la electrónica externa se integrará y ordenará en armarios y bandejas de dimensiones estándar que permitan el fácil acceso a cualquier dispositivo o componente eléctrico o electrónico.

Los armarios deberán incluir ruedas para su fácil traslado.

Deberá dejarse cierto espacio vacío en las bandejas a fin de poder ampliar el equipamiento electrónico en el futuro.

3.2.5.2 Ordenación de cableados y terminales Los cables y terminales deberán estar convenientemente identificados y etiquetados, conforme a los planos finales de electrónica, a fin de permitir actuar sobre ellos de manera fiable si fuera necesario.

3.2.5.3 Alimentación individual de detectores DONES Todos los detectores DONES que requieran de alimentación deberán poder ser energizados o no individualmente.

3.2.5.4 Relés de estado sólido En cuanto a los relés que pueda haber en el trazado de la electrónica, y a fin de incrementar la fiabilidad del conjunto, se deberán integrar del tipo estado sólido.




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3.2.5.5 Accesibilidad al hardware de la electrónica Los componentes y dispositivos del interior del armario deberán estar integrados tal que permitan su fácil acceso.

3.2.5.6 Derivaciones a tierra Los armarios eléctricos deberán proveer de derivaciones a tierra adecuadas tanto para él mismo como para todos los dispositivos que alojen.

Asimismo, deberá haber derivaciones a tierra para todos los ensamblajes o conjuntos físicos que lo necesiten a fin de garantizar la seguridad del personal usuario del prototipo.

3.2.5.7 Algunas otras funcionalidades de los armarios eléctricos A parte de lo dicho anteriormente, los armarios eléctricos deberán incluir las siguientes funcionalidades:

• Alimentación del armario mismo por llave física: esto no conllevará todavía la energización de las unidades lectoras y controladores.

• Energizado de los dispositivos, unidades lectoras y controladoras, una vez el armario esté con alimentación.

• Acceso a los interruptores on/off de cada unidad individualmente. • Seta de parada rápida. • Alarmas sonoras y lumínicas, que se activen en caso de situación de peligro para el prototipo y/o las

personas que trabajen con él. • Indicadores lumínicos para diferentes estados del prototipo o el cuadro:

o Cuadro sin alimentación o Cuadro con alimentación o Unidades, controladoras y dispositivos energizados o Subsistema de calefacción encendido y aportando potencia

3.2.6 SISTEMA INFORMÁTICO CENTRAL 3.2.6.1 Ordenador central La información en tiempo real de todos los parámetros y variables del prototipo deberá enviarse a un ordenador central.

Toda esa información deberá estar fácilmente accesible por medio de una interfaz de usuario. Se preferirá que dicha interfaz se implemente mediante software libre PYTHON, C o C++. En caso de que el contratista opte por software de pago para la implementación de la interfaz de usuario, éste deberá ser Labview.

Todos los datos deberán ser regularmente archivados, confeccionando así el histórico de datos.

3.2.6.2 Funciones cubiertas por la interfaz de usuario La interfaz de usuario será el principal vehículo de seguimiento de las pruebas o experimentos realizados con STUMM-PROTO. Deberá tener pues las siguientes utilidades:

• Control de lazo cerrado de control de subsistema de calefacción: Si éste fuera tipo PID, se permitirá la inserción manual de los valores P, I y D.

• Selección del valor de temperatura consigna para el subsistema de calefacción.




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• Posibilidad, a través de esta interfaz, de seleccionar el sensor de temperatura de control del subsistema de calefacción.

• Visualización de esquema del prototipo con los valores de las variables principales en tiempo en real, así como los estados del prototipo (“on”, “off”, “heating”, “vacuum”, “pressurized”,…)

• Visualización gráfica en tiempo real de cualquier selección de variables, señales de salida o parámetros de STUMM-PROTO.

• Acceso al histórico de datos, selección de grupos de datos y descarga de los mismos. • Visualización gráfica de cualquier selección histórica de variables, señales de salida o parámetros de

STUMM-PROTO. • La visualización deberá ser lo más flexible posible en cuanto a cantidad de variables graficadas,

selección de rangos visualizadas de la gráfica, tipos de escalas de ejes (lineal, logarítmica), etc.

Entre estas funciones no se encontrará ningún tratamiento de post-procesado de los datos obtenidos. Básicamente, la interfaz de usuario solamente se encargará de adquirir, visualizar, graficar y almacenar los datos de todas las señales del prototipo.

3.2.6.3 Versatilidad en la ubicación del software El paquete de software necesario para el buen funcionamiento del sistema informático central deberá ser fácilmente instalable en cualquier ordenador.

El contratista deberá informar de los requisitos de máquina y sistema operativo necesarios para la correcta instalación y funcionamiento del paquete de software, así como de los procedimientos que sea pertinente seguir.

3.2.6.4 Lenguaje de programación y paquetes de software abiertos Tanto el lenguaje de programación como los paquetes de software que se usen para implementar los diversos niveles de software deberán ser en código abierto y libres, siendo los preferentes PYTHON, C o C++.

Todo el software nativo desarrollado para STUMM-PROTO deberá ser accesible tal que se pueda modificar o realizar ampliaciones del mismo en el futuro. Se requerirá que el software sea sometido a aplicaciones libres de análisis de calidad de programación (“linting”).

3.2.6.5 Accesibilidad al software nativo El software nativo que se haya desarrollado para la interfaz de usuario deberá ser accesible y abierto en todas sus capas, a fin de que pueda ser modificado por el usuario posteriormente si fuera necesario.

Dicho software nativo será uno de los entregables del presente contrato.

4 PAUTAS DE GESTIÓN Y COMUNICACIÓN 4.1 COMUNICACIÓN ENTRE CONTRATISTA Y CONTRATANTE En base a reducir plazos y a ganar fluidez en el transcurso del contrato, tanto el contratista como el contratante se comprometen a establecer una comunicación fluida y transparente.

El contratista deberá informar al contratante de cualquier problema que pueda poner en riesgo la buena consecución del presente contrato en tiempo y forma. Se pedirá al contratista una reacción en el plazo de dos días cuando el contratante demande información de cualquier tipo relativa al presente contrato.




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El contratante está en su potestad de establecer reuniones regulares con el contratista a fin de realizar un buen seguimiento del proyecto. La regularidad de las reuniones dependerá de la urgencia de los asuntos abiertos que haya que ir definiendo para poder lanzar las principales tareas en cada fase del contrato.

También será potestad del contratante convocar reuniones específicas para resolver temas o problemas concretos que vayan apareciendo en el transcurso del contrato.

4.2 PERSONAS DE CONTACTO El contratista deberá designar una persona de contacto principal como interlocutor durante el seguimiento del contrato. Asimismo, deberá designar una persona de contacto por cada una de las disciplinas técnicas involucradas en el alcance del presente contrato, básicamente en las áreas de ingeniería mecánica, ingeniería térmica, recipientes a presión e ingeniería electrónica. Por supuesto, una misma persona podrá ser, si su experiencia así lo constata, el interlocutor o interlocutora para varias disciplinas

El contratante, por su parte, también deberá designar a una persona responsable del seguimiento del contrato, como interlocutor principal de la Universidad de Granada, el cual podrá ser asistido por otras personas, expertas en las dis5ciplinas que lo requieran.

4.3 ENVOLVENTE TEMPORAL DEL PRESENTE CONTRATO La envolvente temporal total del presente contrato, desde la publicación de la adjudicación administrativa definitiva hasta la aceptación por parte del contratista del producto final, deberá ser igual o menor a 15 meses naturales.

4.4 ALCANCE DEL ACOPIO DE HARDWARE Y SOFTWARE A excepción de los detectores DONES (MCFs, CIs, SPNDs y termómetros gamma), el acopio del resto de hardware de todo tipo (mecánico, electrónico, informático entre otros) está incluido en el alcance del presente contrato y será responsabilidad del contratista.

En cuanto a los detectores DONES, el contratante solo acopiará aquellos que vayan a tener cierta interacción con el contratista en las pruebas de aceptación del presente contrato. En particular, dichos dispositivos serán las quince CIs (véase sección 5.5.2).

Nótese que los termopares tipo K sí están incluidos entre los componentes a acopiar por el contratista.

El ordenador central también entra en el alcance del presente acopio por parte del contratista.

El paquete de software será, asimismo, un entregable del presente contrato.

4.5 PROGRESO Y SEGUIMIENTO DEL PRESENTE CONTRATO El progreso y seguimiento del contrato se llevará a cabo en base un plan inicial confeccionado por el contratista al principio del contrato.

El progreso del contrato se efectuará en función de revisiones e hitos de aprobación previamente detallados en el plan de proyecto.

Toda revisión se llevará a cabo en base a sus entregables correspondientes.




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4.6 FORMATO DE FICHEROS ENTREGABLES Los ficheros entregables de los modelos 3D deberán ser en formato STEP y CATIA si éste último es el software de uso del contratista.

Los ficheros entregables de los planos deberán ser PDF.

Los ficheros entregables de documentos descriptivos deberán ser en formato Word y PDF.

Los ficheros entregables de documentos en forma de tabla deberán ser en formato Excel y PDF.

Los ficheros entregables en forma de Gannt deberán ser en formato PDF.

4.7 REVISIONES DURANTE EL CONTRATO Las revisiones serán efectuadas por el contratante y tendrán lugar en base a los entregables debidos al final de cada fase del contrato.

Por cada una de las revisiones también se celebrará una reunión donde el contratista presentará y describirá el estado y detalles de los paquetes de trabajo a revisar en ese momento. A dicha reunión deberán asistir las personas clave por ambas partes.

A fin de agilizar el progreso del contrato, se podrán unificar disciplinas dentro de un mismo hito de revisión. Después de cada hito de revisión, el tiempo máximo indicado para converger en los asuntos pendientes entre contratista y contratante será de 2 semanas.

4.8 DOCUMENTACIÓN ENTREGADA AL CONTRATISTA AL INICIO DEL CONTRATO Al inicio del contrato, el contratante entregará al contratista el siguiente lote de documentación, a fin de que pueda comenzar el trabajo técnico:

• Modelo 3D (en STEP y CATIA) del sistema STUMM • Documento descriptivo de diseño del sistema STUMM • Documento de análisis termo-mecánicos del sistema STUMM

Estos documentos serán meramente orientativos y en modo alguno eximirán al contratista de realizar los estudios, análisis y rediseños que sean menester para que STUMM-PROTO cumpla los requisitos técnicos del presente pliego.

5 DESCRIPCIÓN DE LOS PAQUETES DE TRABAJO Y SEGUIMIENTO POR PARTE DEL CONTRATANTE

EL contratista deberá garantizar las prestaciones del prototipo de acuerdo con los requisitos del presente pliego, los cuales serán verificados por medio de la batería de pruebas de aceptación cuya lista no exhaustiva consta en la sección 5.5. Este alcance técnico se corresponde con el rol del prototipo como modelo termo-mecánico y electrónico del sistema STUMM.

Esto excluye del alcance técnico la certificación del prototipo como recipiente a presión sujeto a normativa y estándares nucleares. Los aspectos particulares que sean relevantes a este respecto se incluyen ya en los requisitos del presente pliego. Por lo tanto, la idoneidad de STUMM-PROTO a este respecto se limitará a la




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verificación de los requisitos concretos mediante los entregables de la sección 5.3 y las pruebas de aceptación (ver sección 5.5).

A continuación, se describen los diferentes paquetes de trabajo a realizar por el contratista y los entregables de cada uno de ellos, así como el modo de seguimiento por parte del contratante. Los diferentes paquetes se disponen en orden cronológico.

Todos los documentos entregables por parte del contratista deberán ser producidos en inglés.

5.1 PLAN DE DESARROLLO En función de toda la información encontrada en este documento y la documentación aportada por el contratante al inicio del contrato, el contratista realizará un plan indicando las tareas principales (tareas de diseño, análisis entre otras) a realizar en las diferentes fases, incluyendo también revisiones e hitos de aprobación.

Este plan deberá respetar la envolvente máxima temporal (ver sección 4.3) para todo el proyecto y ser acordado con la parte contratante. A modo orientativo, en la sección 7 se presenta un plan temporal preliminar en forma de Diagrama de Gannt.

El entregable de esta fase será el Gannt de la planificación temporal del presente contrato.

5.2 FASE DE INGENIERÍA 5.2.1 DISEÑO MECÁNICO 5.2.1.1 Diseño mecánico avanzado A partir del modelo 3D del diseño actual del STUMM, el cual se encuentra en un estado preliminar y que se entregará al contratista al inicio del contrato como mera referencia, éste deberá procesar todos los requisitos aplicables y producir un diseño mecánico avanzado.

Con el fin de cumplir los requisitos que en el presente documento se detallan, el contratista podrá proponer cambios en cualquier parte del diseño.

Tal como se describe en la sección 4.8, se aportará también un documento relativo a los análisis termo-mecánicos realizados hasta el momento para el sistema STUMM. Dichos análisis se aportan a modo orientativo, pero no eximen de responsabilidad al contratista en el caso de defecto de funcionamiento en lo relativo a las áreas que impliquen dichos análisis. Será responsabilidad del contratista consolidar los diseños y conceptos propuestos mediante los análisis pertinentes, sin confiar ese chequeo a la documentación entregada por el contratante al inicio del contrato.

El contratista deberá ya en esta fase aportar soluciones detalladas acerca de todos los aspectos pendientes de definición en el actual diseño del STUMM, así como de los aspectos propios del prototipo. A continuación, se enumeran los principales aspectos, siendo esta lista no exhaustiva, cosa que no será óbice para fijar todo asunto técnico que así lo requiera, aunque no se encuentre aquí mencionado:

• Panel superior de conectores • Bridas de conductos de refrigeración • Etapas enfriadoras • Sistema de calentamiento




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• Sujeción de los sensores y detectores del interior del contenedor • Gestión y manipulación de cables procedentes de los sensores y detectores del interior del

contenedor • Versatilidad en la ubicación de los sensores y detectores de los aparejos • Conceptos de bastidor y útil de transporte • Cualquier otro aspecto técnico relevante que pueda surgir en el alcance de los paquetes de trabajo

y condiciones técnicas estipuladas en el presente pliego.

Esta fase de diseño se caracterizará por una comunicación muy fluida con el contratante, a fin de fijar los conceptos directrices del diseño tan pronto como sea posible.

Para proseguir con la siguiente fase de diseño mecánico se llevará a cabo una revisión y su correspondiente aprobación por parte del contratante.

Para dicha revisión, se requerirá la presentación del diseño avanzado en una reunión describiendo los aspectos principales del diseño, dando lugar al debate técnico. Esta reunión se llamará Reunión de Diseño Avanzado.

Después de la Reunión de Diseño Avanzado podrá haber cuántas iteraciones sean necesarias entre el contratista y el contratante a fin de fijar los aspectos pendientes. En dos semanas, como máximo, a partir de la Reunión de Diseño Avanzado debería darse la convergencia entre las partes para que el contratante diera la aprobación formal a esta fase.

Los entregables de este paquete de trabajo serán los siguientes:

• Modelo 3D de diseño avanzado • Árbol de producto avanzado • Documento descriptivo del diseño mecánico avanzado • Documentos descriptivos de cuantos análisis hayan sido necesarios para definir el diseño

propuesto: análisis estructurales, termo-mecánicos, etc…

5.2.1.2 Diseño mecánico final A partir del modelo 3D del diseño avanzado proveniente de la fase anterior, el contratista deberá realizar el diseño mecánico del prototipo hasta su estado final. Nótese que para conseguir un buen estado de madurez en esta etapa de diseño mecánico, deberán tenerse en cuenta procedimientos de montaje e integración, de mantenimiento y de pruebas de aceptación hasta un nivel importante de detalle.

Para proseguir con la siguiente fase de desarrollo se llevará a cabo una revisión (Revisión de Diseño Final) y su correspondiente aprobación por parte del contratante. Entre otros aspectos, serán objeto de dicha revisión las tolerancias mecánicas, acabados superficiales y tratamientos térmicos exigibles en la fabricación del prototipo (sección 5.3).

Entre los aspectos a aprobar por parte del contratante en esta revisión se encuentra el plan detallado de pruebas de aceptación, el cual deberá ser acordado entre el contratista y la parte contratante.

Los entregables de este paquete de trabajo fase serán los siguientes:

• Modelo 3D de diseño final




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• Árbol de producto de diseño mecánico final • Dossier completo de planos de conjunto y despiece para lanzamiento de fabricación. • Actualización del documento descriptivo de diseño mecánico, incluyendo procedimientos de

ensamblaje y mantenimiento. • Plan detallado de pruebas de aceptación. • Documento descriptivo de las pruebas de aceptación, incluyendo por cada prueba, entre otros

aspectos, acciones preparatorias, procedimientos implicados, útiles y recursos humanos necesarios, parámetros a medir, umbrales de aceptación, etc…

• Actualización de los documentos descriptivos de análisis, si aplicara.

5.2.2 DISEÑO ELECTRÓNICO Y DE SOFTWARE 5.2.2.1 Arquitectura electrónica Teniendo en cuenta los requisitos técnicos, el contratista propondrá una arquitectura electrónica integral de todo el prototipo. Nótese que para ello se ha de haber desarrollado previamente hasta cierto nivel la parte mecánica.

Este paquete de trabajo también será sometido a la correspondiente revisión y requerirá de un hito de aprobación para continuar con la siguiente fase. Probablemente esta revisión se tratará dentro de la Revisión de Diseño Avanzado, mencionado en la sección 5.2.1.1.

Dicha arquitectura deberá prever las funcionalidades del prototipo en las siguientes áreas:

• Procesado y transporte de la señal de sensores y detectores. • Gestión y control del lazo cerrado de calentamiento. • Interlocks de seguridad. • Primeras directrices acerca de la adquisición de datos e interfaz de usuario.

Los entregables de este paquete serán los siguientes:

• Documento descriptivo y justificativo de la arquitectura propuesta, incluyendo el diagrama de bloques correspondiente. Se podrá refundir esta información en el documento descriptivo de diseño referido como entregable en la sección 5.2.1.1.

• Árbol de producto electrónico preliminar, el cual se podrá integrar en el árbol de producto mencionado en la sección 5.2.1.1.

5.2.2.2 Diseño electrónico final Una vez el concepto y arquitectura electrónicos hayan sido aprobados por el contratante, el contratista comenzará con el diseño detallado de la electrónica y del software, el cual se someterá asimismo a revisión y requerirá de un hito de aprobación para continuar con la siguiente fase. Probablemente esta revisión se tratará dentro de la Revisión de Diseño Avanzado, mencionado en la sección 5.2.1.2.

Los entregables de este paquete de trabajo serán los siguientes:

• Planos finales de la electrónica del prototipo, incluyendo un esquema de cables y conexiones con su nomenclatura identificativa.

• Árbol de producto electrónico final: En formato de tabla, contendrá la totalidad de los componentes de la electrónica, así como sus referencias, cantidades, ubicación, etc…




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• Actualización del documento descriptivo. Se podrá refundir esta información en el documento descriptivo de diseño referido como entregable en la sección 5.2.1.2.

• Documento descriptivo del software desarrollado para el prototipo. Esta información podrá estar incluida en el documento descriptivo de la electrónica. Deberá describirse adecuadamente la estructura y las diversas capas de las que constará el software tal que sea relativamente fácil actuar sobre él en el futuro si fuera necesario. Asimismo, se describirán todas las funciones programadas, incluyendo sus entradas y sus salidas.

5.3 FASE DE ACOPIO DE COMPONENTES Y FABRICACIÓN El contratista se encargará y será responsable de la fabricación del prototipo y su seguimiento técnico. El contratista deberá garantizar que los componentes son fabricados de acuerdo con el diseño producido y que cumplen las tolerancias, acabados superficiales, materiales y demás características constructivas conforme a los planos de fabricación, tal que la funcionalidad del sistema sea preservada.

A fin de mantener informado al contratante, se realizarán reuniones de progreso regulares quincenales durante esta fase.

Si, durante esta fase, hubiera que realizar cambios en el diseño por mor de la fabricabilidad o el acopio de materiales, habrá que informar de ello inmediatamente al contratante. Dicho cambio no podrá ser efectivo hasta que el contratante no dé su aprobación. Toda modificación conllevará las correspondientes actualizaciones en los documentos entregables que se vean afectados de diseño, planos de despiece y conjunto inclusive.

Allá donde aplique deberá presentarse el preceptivo informe de metrología demostrando que las tolerancias mecánicas más críticas del prototipo se han cumplido. Lo mismo aplicará para los certificados de material de los componentes que lo requieran.

Los entregables de esta fase serán:

• Certificados de verificaciones dimensionales y de metrología, incluyendo tolerancias mecánicas y acabados superficiales.

• Certificados de materiales. • Certificados de tratamientos térmicos. • Certificados de inspección por radiografía de las soldaduras con función de estanqueidad.

5.4 FASE DE MONTAJE E INTEGRACIÓN Esta fase consistirá en el montaje mecánico, incluyendo el bastidor, y su integración con el hardware de los subsistemas de calefacción y las etapas enfriadoras, así como con la parte electrónica. El resultado de esta fase será el STUMM-PROTO plenamente integrado y listo para afrontar la siguiente fase. En este momento no habrá ninguno de los detectores DONES integrado.

A fin de mantener informado al contratante, se realizarán reuniones de progreso semanales durante esta fase.

Si, durante esta fase, hubiera que realizar cambios en el diseño por mor del ensamblaje e integración del prototipo, habrá que informar de ello inmediatamente al contratante. Dicho cambio no podrá ser efectivo hasta que el contratante no dé su aprobación. Toda modificación conllevará las correspondientes




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actualizaciones en los documentos entregables que se vean afectados, planos de despiece y conjunto inclusive.

Los entregables de esta fase serán:

• Todos los documentos que se hayan visto afectados por modificaciones durante la fase de fabricación y/o la fase de montaje e integración. De ser así, ello incluirá, entre otras cosas, el dossier de planos “as-built”, así como los árboles de producto actualizados de cualesquiera subsistemas que se hayan visto afectados. Asimismo, deberán también actualizarse, si se vieron modificados, cualquier procedimiento de montaje, integración y mantenimiento que así lo requiera.

5.5 FASE DE ACEPTACIÓN Esta fase consistirá en la verificación, por medio de pruebas, de las principales funcionalidades del prototipo. Las pruebas de verificación se realizarán en las instalaciones del contratista y a las mismas asistirán uno o varios representantes de la parte contratante.

Asimismo, durante todo el tiempo que duren las pruebas de aceptación, el contratista deberá poner a disposición el personal técnico necesario para la realización fluida de las mismas. El contratista deberá tener preparado, con anterioridad al comienzo de la batería de pruebas, el prototipo en la configuración pertinente, así como los útiles y logística necesarios.

Como resultado de esta fase, se debería tener un prototipo completamente integrado y funcional y consistente con todos los requisitos del presente documento.

En caso de que haya alguna prueba con resultado negativo, el contratista deberá realizar las acciones correctoras necesarias y volver a hacer la prueba en cuestión, demostrando esta vez su consecución positiva.

Los entregables de esta fase serán los siguientes:

• Dossier de aceptación: Será un informe detallando las pruebas realizadas, los requisitos a verificar, el modo de verificación y el resultado de las mismas.

• Manual de usuario, incluyendo los procedimientos a observar para la puesta en marcha y la gestión de los lazos de control del prototipo, así como los procedimientos de mantenimiento e instalación más relevantes. Asimismo, se incluirán instrucciones para el uso de la interfaz software de usuario.

• Documentación actualizada que se haya visto afectada por alguna eventual modificación derivada de la fase de aceptación. En particular, la totalidad o mayoría de los procedimientos serán chequeados durante la consecución de las pruebas. Si resultara que el procedimiento previsto tuviera que ser modificado, deberán modificarse consecuentemente todos los documentos afectados.

• Paquetes de software y software nativo a todos los niveles, relativo a todas las utilidades y capacidades del prototipo: lazos de control, lectura de parámetros de estado, adquisición y archivado de datos, interfaz de usuario entre otras. El software deberá venir adecuadamente instalado en el ordenador central de control del prototipo. Se demostrará haber pasado un software de “linting” por el código, verificando buenas prácticas en su implementación.

Toda la logística de las pruebas será responsabilidad del contratista. La única excepción a lo anterior será el acopio de 15 CIs, las cuales participarán en la prueba de aceptación de la sección 5.5.2. Será en este caso




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responsabilidad del contratante aportar dichos detectores en buenas condiciones para las pruebas en cuestión.

Como recordatorio, ninguno de los detectores DONES (MCFs, CIs, SPNDs y termómetros gamma) entra en el acopio a realizar por parte del contratista en el presente contrato. Por el contrario, todos los termopares tipo K sí deberán ser acopiados por el contratista.

A continuación, se enumeran en orden cronológico una lista mínima de pruebas a realizar en la fase de aceptación de STUMM-PROTO. Como se ha mencionado anteriormente, será en la fase de diseño final cuando se cree el plan final de pruebas de aceptación, que deberá incluir cualesquiera pruebas adicionales si fuera necesario.

5.5.1 COMPROBACIONES Y VERIFICACIONES PREVIAS Antes de la batería de pruebas, el contratista deberá haber integrado totalmente el prototipo, a excepción de los detectores DONES, a fin de comprobar que no hay ningún problema de interfaces que impida llevar a cabo la fase de aceptación adecuadamente. En este punto, todos los termopares tipo K y sensores de temperatura sí deberán estar integrados.

Asimismo, el contratista tendrá que haber implementado toda una serie de comprobaciones y verificaciones de acuerdo con el diseño final del prototipo, tanto a nivel mecánico como electrónico.

El contratante se reserva el derecho de asistir presencialmente a la totalidad o parte de las comprobaciones y verificaciones previas que el contratista deba implementar y que se enumeran a continuación:

• Verificación de todos los cables y conexiones eléctricas: Se llevará a cabo la comprobación sistemática y ordenada de todos los cables y conexiones, mediante una lista o tabla exhaustiva de los mismos, marcando el estado correspondiente (bien/mal) para cada uno de ellos.

• Verificación del acopio de todo el árbol de producto de STUMM-PROTO: Se llevará a cabo la comprobación sistemática y ordenada de todos los componentes de STUMM-PROTO, marcando el estado correspondiente para cada uno de ellos.

• Verificación de todas las señales lumínicas y sonoras del armario eléctrico. • Verificación de todas las alarmas e interlocks de seguridad: Estas comprobaciones deberán realizarse

simulando una señal de entrada que cumpla las condiciones para que se active el interlock en cuestión. Deberá comprobarse pues que se genera la señal de alarma correspondiente y se efectúa la acción prevista.

• Montaje mecánico del prototipo según procedimiento documentado aplicable. • Secuencias de mantenimiento más relevantes o críticas, según procedimientos documentados

aplicables. • Inspección visual de STUMM-PROTO en su conjunto • Verificación del bloqueo de compuertas de seguridad del bastidor. • Pruebas de funcionalidad de todos los sensores de estado del prototipo. • Repaso descriptivo por el software y su estructura, a fin de que el contratante empiece a

familiarizarse con él. • Cualquier otra comprobación y verificación que sea necesario abordar para asegurar el buen

funcionamiento del prototipo.




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5.5.2 PRUEBAS DE ENSAMBLAJE DE APAREJOS Y DE SENSORES Y DETECTORES Para estas pruebas el prototipo deberá estar plenamente integrado a nivel físico, a excepción de los aparejos. Como condición inicial para estas pruebas, tanto los aparejos instrumentados como los no instrumentados deberán tener integrados sus termopares correspondientes.

Estas pruebas consistirán en la implementación de las siguientes secuencias:

• Integración de 15 CIs de los aparejos instrumentados, según procedimiento documentado aplicable. • Integración de toda la instrumentación propia concerniente a todos los aparejos, tanto los

instrumentados como los no instrumentados. • Integración de todos los aparejos en el prototipo, así como la conexión de todos los sensores y

detectores al panel de conectores superior, según procedimiento documentado aplicable. • Extracción de los aparejos instrumentados, según procedimiento documentado aplicable. • Reubicación de algunas CIs a fin de probar los casos extremos en cuanto al trazado de los cables

minerales. Esta reubicación puede incluir tanto cambios de posición dentro de un mismo aparejo, como cambio de aparejo.

• Nueva integración de los aparejos instrumentados, así como la conexión de todos sus sensores y detectores al panel de conectores superior.

5.5.3 ARRANQUE Y PUESTA EN MARCHA Consistirá en una demostración del arranque y puesta en marcha. Se realizarán demostraciones o simulaciones de los principales procedimientos de uso y mantenimiento del prototipo.

Servirán para revisar los procedimientos documentados en cuestión, corrigiéndolos en caso necesario. Ello será muy útil para que el personal de la parte contratante asistente a las pruebas tenga una formación inicial sobre el uso del prototipo.

En este punto deberán estar disponibles todas las capacidades del prototipo.

5.5.4 TEST DE FUGAS El objeto de estas pruebas es demostrar la estanqueidad del prototipo en condiciones varias.

5.5.4.1 Prueba de fugas previa de la caja o panel de conectores a temperatura ambiente Dado que este componente será uno de los más críticos a nivel de estanqueidad, debido a la gran cantidad de conectores de pared que alojará, se incluye esta prueba previa, a fin de demostrar de manera ágil si existe o no fuga en dicho componente.

Se cerrará de manera estanca el volumen de la caja/panel de conectores por medio de una pieza auxiliar. A continuación, se insuflará helio gas en el interior hasta llegar a la presión máxima de trabajo (ver sección 3.1.6). Y en esas condiciones se procederá a realizar una detección de fugas en modo “sniffer”.

Deberá verificarse una tasa de fugas mejor que la especificada en la sección 3.1.19.5; o sea, 1·10-6 mbar·l/s.

Por cuestiones prácticas en la secuencia de pruebas de aceptación, ésta podría realizarse antes de la 5.5.2.




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5.5.4.2 Pruebas de fugas del prototipo completo 5.5.4.2.1 En vacío y a temperatura ambiente Esta prueba consistirá en realizar un vacío suficiente en el interior del prototipo tal que permita realizar la detección de una tasa de fugas según el requisito de la sección 3.1.3, o sea 1·10-5 mbar*l/s.

La detección se realizará en modo vacío, soplando levemente desde el exterior helio gas a través de las juntas, cordones de soldadura y zonas susceptibles de presentar fuga, y leyendo simultáneamente el valor de fugas en el detector.

5.5.4.2.2 En condiciones de operación En primer lugar, se llevará el prototipo a condiciones de operación (ver sección 3.1.6), dejándolo enfriar posteriormente hasta temperatura ambiente. Nótese que, para llevar el prototipo a condiciones de operación, deberán funcionar el subsistema de calentamiento y las etapas enfriadoras.

Una vez alcanzadas la temperatura máxima del rango de operación en el contenedor, con la refrigeración en flujo estacionario y preservando los componentes más sensibles de la parte superior del prototipo por debajo de su temperatura máxima de trabajo, se abortará el subsistema de calefacción, manteniendo las etapas enfriadoras activas durante el tiempo que sea necesario para que la parte superior del prototipo se mantenga en condiciones seguras.

Una vez se vea que el prototipo está en condiciones seguras, aun no estando en condiciones ambientales, se procederá a parar la refrigeración. A continuación, se vaciará el prototipo y se llenará con helio hasta alcanzar una presión estática igual a PMAX (ver sección 3.1.6).

En esas condiciones tendrá lugar la detección de fugas en modo “sniffer”, debiendo ser la tasa de fugas inferior a 1·10-5 mbar*l/s.

Nótese que entre la prueba de la sección 5.5.4.2.1 y la presente tendrá lugar la prueba de la sección 5.5.5.1.

5.5.4.2.3 En condiciones de supervivencia Consistirá en lo mismo que en el caso anterior pero después de haber llevado el prototipo a la temperatura máxima del rango de condiciones de supervivencia (ver sección 3.1.6). El resto del procedimiento es igual que el de la sección anterior.

La detección tendrá lugar en modo “sniffer”, debiendo ser la tasa de fugas inferior a 1·10-5 mbar*l/s.

Nótese que entre la prueba de la sección 5.5.4.2.2 y la presente tendrá lugar la prueba de la sección 5.5.5.2.

5.5.5 PRUEBAS DE CALENTAMIENTO 5.5.5.1 Prueba de calentamiento en condiciones de operación Esta prueba consistirá en llevar el contenedor a su temperatura máxima de operación (ver sección 3.1.6), activando el control en lazo cerrado y verificando que se consigue la estabilidad térmica especificada en los requisitos.

Para ello, si fuera necesario, se activará la refrigeración por agua glicolada de la instalación donde se efectúen las pruebas de aceptación, a fin de poder refrigerar la parte superior del prototipo mediante las etapas enfriadoras.




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5.5.5.2 Prueba de calentamiento en condiciones de supervivencia Esta prueba consistirá en llevar el contenedor a su temperatura de supervivencia (ver sección 3.1.6), activando el control en lazo cerrado y verificando que se consigue la estabilidad térmica especificada en los requisitos.

Para ello, si fuera necesario, se activará la refrigeración por agua glicolada de la instalación donde se efectúen las pruebas de aceptación, a fin de poder refrigerar la parte superior del prototipo mediante las etapas enfriadoras.

5.5.6 PRUEBAS DE SENSIBILIDAD ELECTRÓNICA Estas pruebas deberán demostrar que la electrónica del prototipo es capaz de transportar y adquirir adecuadamente señales como las especificadas en la Tabla 4.

Obviamente, durante la aceptación, las señales deberán ser originadas por medio del equipo generador oportuno, comparando así la señal generada, previa a los 70 metros de trazado de cableado mineral, y la señal adquirida, posterior a dicho trazado.

A modo de ejemplo, para las MCFs gestionadas por electrómetros comerciales se inducirá una señal del rango de nano-amps antes del trazado de 70 metros de cable mineral. Por otra parte, se comprobará qué señal ha llegado al canal correspondiente del electrómetro en cuestión y se comparará con la señal original.

También a modo de ejemplo y en lo referente a las MCFs de lectura ultra-rápida, se inducirá una señal tipo escalón cuya altura sea de dos órdenes de magnitud de intensidad, en el rango de medida definido en la Tabla 4. Por otra parte, se verificará el cambio en la variable binaria de alerta generada y se medirá cuánto tiempo ha pasado desde que se generó la señal escalón hasta que se cambió el valor de la variable de alerta.

5.6 FASE DE TRANSPORTE Y RECEPCIÓN DE STUMM-PROTO EN INSTALACIONES DEL CONTRATANTE

Después de la evaluación positiva de las pruebas de aceptación, el contratista enviará STUMM-PROTO, incluyendo todos los paquetes de hardware presentes en el alcance del presente contrato, a Granada, a una dirección postal a definir durante el contrato. Todos los gastos relativos al mismo (aduanas, si aplican, seguros o similares) correrán a cargo de la empresa, así como la organización de la logística.

El transporte deberá estar cubierto por un seguro que responda totalmente ante cualquier daño que se pueda ocasionar a cualquiera de las partes y/o bultos del prototipo desde su salida de las instalaciones de la empresa contratista hasta su llegada a las instalaciones del contratante. Las maniobras de carga y descarga del o de los vehículos de transporte deberán estar cubiertos por dicho seguro. Justo antes de las maniobras de carga deberá procederse a la inspección de los bultos y dar fe de que ellos no presentan daño alguno. De la misma manera se procederá durante las maniobras de descarga; o sea, una vez descargados los bultos en el muelle de descarga de las instalaciones del contratante deberá procederse a la inspección visual de todos ellos para dar fe de que todos están sin daño alguno.

La parte mecánica del prototipo se enviará íntegramente montada, o sea, el conjunto mecano-soldado, con todos los aparejos integrados, soportado en su bastidor y sobre la correspondiente estructura o plataforma de transporte.




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La división del hardware del prototipo en bultos será tal que su número sea el menor posible, siempre que sean compatibles con las dimensiones límite aplicables al modo de transporte en cuestión.

El contratista será responsable de proveer un embalaje seguro que proteja los bultos transportados de las inclemencias del exterior. Dichos bultos deberán incluir chivatos de impacto en las tres direcciones.

Una vez recibidos los bultos transportados, el contratista procederá a desembalarlos y manipularlos conforme a lo estipulado por él, en presencia de personal representante de la parte contratante.

Los útiles y hardware de manipulación forman parte del alcance del acopio del presente contrato. El contratante revisará el estado del hardware recibido y lo informará al contratista, el cual deberá solucionar cualquier desperfecto que haya sido originado durante el transporte.

Ambos, contratista y contratante, deberán estar presentes en el momento de la inspección visual durante la recepción.

La lista de entregables aplicable a esta fase es la siguiente:

• Ordenador central de control. • Procedimiento de manipulación y desembalaje de los bultos enviados a Granada. • Útiles específicamente diseñados y fabricados para la manipulación y pruebas del prototipo. • El prototipo STUMM-PROTO integral, con todos sus subsistemas integrados, así como sus equipos

útiles auxiliares.

6 FORMACIÓN DEL PERSONAL USUARIO Durante la fase de aceptación -ver sección 5.5- el contratista llevará a cabo la formación del personal de la parte contratante desplazado a las instalaciones del contratista. Dicha formación será eminentemente práctica teniendo como guía el manual de usuario (ver entregables de la fase de aceptación) y llevando a cabo sobre el mismo prototipo los procedimientos de puesta en marcha y los más relevantes de mantenimiento, prestando además especial atención a la interfaz software de usuario así como a la arquitectura electrónica.

Por lo tanto, el contratista deberá tener en cuenta estas necesidades de formación para planificar el alcance temporal de la fase de aceptación, junto con todas las otras pruebas que formen parte de ésta última.

7 PLAN DE TRABAJO ORIENTATIVO La Figura 12 muestra el desarrollo temporal del contrato propuesto por el contratante a modo de orientación. Nótese que el plan definitivo del contrato deberá ser propuesto por el contratista y aprobado por el contratante. De hecho, en ello consistirá el primer paquete de trabajo, así definido en el presente documento (ver sección 5.1).

La envolvente temporal total deberá ser inferior o igual a 15 meses.




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Figura 12. Diagrama Gantt de planificación temporal del contrato.

Firmado,

Santiago Becerril Jarque,

Ingeniero Coordinador del STUMM en Oficina Técnica IFMIF-DONES




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