Enfoque particularizado del ing. mecanico.

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN COMO MECANISMO DE CONTROL DEL LHC

A continuación mostraremos uno de los mecanismo que a mis ojos es de los mas importantes en este proyecto, puesto que este representa la diferencia entre el éxito y el fracaso.

este es el sistema de refrigeración atreves de helio.

Cuando los protones fueron acelerados casi hasta la velocidad de la luz en el circuito subterráneo del Gran Acelerador de Hadrones (LHC) de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), cerca de Ginebra, por primera vez el 10 de septiembre de 2008, los sistemas de refrigeración de Linde ahí instalados realizaron su primer trabajo.

Son necesarios campos magnéticos muy fuertes para mantener los protones de alta energía en su circuito de 27km. Estos imanes y las cavidades del acelerador son enfriados por ocho sistemas de refrigeración de alto rendimiento distribuidos en la periferia del circuito. A cada uno de los ocho sistemas de refrigeración está asignado un sistema de compresión frigorífica multifásico, siendo que cada uno está instalado en una caja frigorífica independiente, lo que reduce la temperatura de los imanes a los 1,8 grados Kelvin (-271 grados Celsius). Solamente el helio – el líquido más frío del mundo – es capaz de lograrlo. Solamente la superconducividad que ocurre en las bobinas magnéticas con temperaturas tan bajas permite la generación de la fuerza de campo magnético necesaria.

El sistema de enfriamiento a helio fue diseñado, construido e instalado por la subsidiaria de Linde, Linde Kryotechnik AG – cuya sede está en Pfungen, Suiza. Linde Kryotechnik AG recibió ya el ‘Premio Hadron de Oro’ del CERN en 2003 por sus extraordinarios logros. La operación y el mantenimiento de los sistemas serán llevados a cabo por los expertos suizos en temperatura criogénica en cooperación con dos otras empresas en el consorcio. Sus productores especializados de los líquidos más fríos del mundo suministran un conjunto de servicios, incluyendo sistemas para la licuefacción del helio, hidrógeno y neon – que son usados en la investigación, industria y medicina.

Linde Kryotechnik AG realizó los siguientes trabajos en el acelerador de partículas LHC:

• Modernización de los dos sistemas de refrigeración del anterior acelerador de partículas LEP para satisfacer los requisitos actuales. Fueron instalados compresores adicionales y turbinas modificadas en estos sistemas para aumentar el rendimiento y cumplir con las demandas especiales de los compresores frigoríficos.

• Entrega e instalación de sistemas de preenfriamiento alimentados a nitrógeno líquido para los cuatro sistemas de refrigeración modificados del LEP. Estos sistemas de preenfriamiento están equipados con adsorbentes con mutables de 80K. Cada sistema transfiere hasta 600 kW de potencia frigorífica a temperaturas entre la ambiente y 80K.

• Entrega e instalación de dos nuevos sistemas de refrigeración de alto rendimiento, los más potentes en el nuevo acelerador de partículas. Su rendimiento medido es:

a 4,5K a través de vaporización isotérmica 4.400 W

+ entre 4,5K y 20K (para compresores frigoríficos) 2.700 W

+ entre 20K y 280K (para líneas de suministro de energía) 55.400 W

+ entre 50K y 75K (para protección contra radiación) 33000 W

El CERN reconoció la alta eficiencia del sistema con una bonificación y una mención pública en la conferencia ICEC en Pekín, China. Dignos de mención fueron también el diseño muy compacto y la notable estabilidad de rendimiento.

• La entrega de sistemas de compresores frigoríficos de cuatro fases, cada uno con una capacidad de suministro de helio de 130 g/s para los cuatro sistemas de refrigeración instalados por Linde Kryotechnik en consorcio con la empresa japonesa IHI. CERN distinguió la ingeniosa tecnología de estos cuatro sistemas con el Premio Hadron de Oro de 2003.

• El suministro de un nuevo sistema tecnológicamente sofisticado para Atlas, uno de los dos enormes detectores con un peso total de 7.000 toneladas. Las destacadas características incluyen en primer lugar una alta capacidad de enfriamiento (60 kW) de la temperatura ambiente a 40 K, y en segundo lugar la capacidad de recuperación de una gran parte del caudal de helio frío durante el enfriamiento de los imanes.

Linde Kryotechnik AG es no sólo un importante proveedor de sistemas; en cooperación con Serco y Air Liquide, también opera y mantiene un total de 19 sistemas de refrigeración en el LHC 24 horas al día. Este contrato de operación existe hace 7 años.

Con lo anterior podemos resaltar la importancia de un sistema que se puede denominar vital para la operación de todo el experimento.

Fuente: Linde/Linde Kryotechnik