Un utillaje a medida para el mayor acelerador de partículas del mundo, el Large Hadron Collider (LHC) del CERN
Applus+ Laboratories ha desarrollado un utillaje a medida para el montaje del acelerador de partículas LHC, la máquina más grande construida por la humanidad.
EL CLIENTE
El CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) es una de las organizaciones de investigación científica más prestigiosas del mundo. El desarrollo del LHC, que se encuentra a 100 metros bajo el suelo de la frontera franco-suiza, se considera uno de sus mayores logros. Con 27 km de largo, es el mayor acelerador de partículas del planeta y la mayor máquina construida por el hombre.
El LHC se compone principalmente de crio-imanes superconductores de diferentes longitudes de entre 6 y 15 metros, y usa potentes campos eléctricos y magnéticos para acelerar, guiar y colisionar partículas para un importante estudio científico. Cada uno de ellos consiste en un tubo contenedor, llamado ‘Vacuum Vessel’, y un equipo interior - extremadamente delicado – que contiene los crio-imanes, llamado Masa Fría (Cold Mass).
EL RETO
El equipo de ingeniería de Applus+ Laboratories ha desarrollado un utillaje a medida para el montaje (y desmontaje) de los crio-imanes de alta luminosidad del LHC (HL-LHC). No se trata simplemente de una herramienta para colocar la Masa Fría. El CERM requería de una herramienta suficientemente versátil para desmontar los crio-imanes ‘antiguos’ que ya estaban montados y sustituirlos por los de nueva generación, que no tienen exactamente la misma forma que los viejos.
El principal reto era encontrar una manera adecuada para maniobrar la Masa Fría - que en el caso del proyecto HL-LHC puede pesar hasta 24 toneladas – y poder introducirla y retirarla del Contenedor de Vacío. Se pidió como requisito que el utillaje no usara ruedas ni rodillos, que podían dificultar el mantenimiento de los crio-imanes en la posición exacta dentro del Contenedor.
Los crio-imanes del LHC son de diferentes tamaños, lo que requería la invención de un sistema nuevo que fuera adaptable a diferentes tamaños y configuraciones.
Finalmente, se pidió a nuestros equipos que desarrollaran dos versiones del mismo utillaje, una para el CERN y otra para el FERMILAB, en Estados Unidos.
LA SOLUCIÓN
Nuestros expertos combinaron su conocimiento sobre materiales, análisis FEM, electricidad y mecánica, para crear un innovador sistema de guiado, así como un sistema sincronizado de elevación. El producto final consiste de:
- Una mesa de montaje para equipar la Masa Fría
- Una mesa ajustable que se puede configurar para soportar diferentes tubos contenedores de vacío
- Un sistema de elevación sincronizado para levantar y mantener la masa fría en posición
- Cabrestantes para introducir y extraer la Masa Fría del contendor de vacío.
- Railes extensibles, que trabajan conjuntamente con unos postizos de Vesconite de baja-fricción para guiar de forma segura y eficiente la Masa fría
El resultado de un diseño innovador, experiencia en ensayo y capacidad de ingeniería
Gracias a nuestra experiencia en ensayo y nuestras instalaciones para ingeniería a escala real, fuimos capaces de ensayar el sistema estructural y validar así los resultados de las simulaciones FEM realizadas durante la fase de diseño. Nuestras capacidades nos permitieron también ensayar los postizos de Vesconite, un elemento clave en el proceso de montaje.
El utillaje puede configurarse para montar hasta 10 tipos de variantes de los crio-imanes, convirtiéndose en la solución ideal para los imanes del LHC. Además, puede programarse para inserir y retirar la Masa Fría a dos velocidades distintas, si se requiere, 100 y 1000 milímetros por minuto. La ergonomía y la usabilidad se tuvieron en cuenta a lo largo de todo el proceso, asegurando la entrega de un producto eficiente y llaves en mano.
“Quedé muy satisfecho con la calidad y la versatilidad del utillaje desarrollado por los expertos de Applus+, y con la facilidad para colaborar con ellos.” Comentó Mike Struik, ingeniero de proyecto del CERN.