El mercado de energía nuclear está en auge, Minhang Laojin Gang amplía y actualiza su capacidad, sirviendo a la próxima generación de equipos de energía nuclear autónoma

El 31 de marzo, en la carretera Jiangchuan del distrito Minhang, en Shanghai, el proyecto de la primera fase para aumentar la capacidad de producción de grandes piezas de fundición y forja a gran escala de la filial de Shanghai Electric, Shanghai Heavy Casting and Forging (上重铸锻), se puso oficialmente en marcha.

Este proyecto no ocupa mucho terreno, aproximadamente 50k metros cuadrados, pero la inversión total asciende a cerca del doble de la facturación anual de la empresa, y se ejecutará por fases. El dinero se gasta sobre todo en la fabricación de equipos: el mayor horno de vacío de autosacrificio del mundo, una línea de forja rápida a escala de diez mil toneladas, una prensa hidráulica de aceite de mayor tonelaje con capacidad de diez mil toneladas… Todo esto son límites tecnológicos que, en la industria actual, todavía no se han alcanzado.

Como una de las “Cuatro Grandes” industrias de Minhang en el pasado, ¿por qué esta vieja fábrica de Shanghai Heavy Casting and Forging se atreve a apostar tan fuerte? El director de ingeniería de Shanghai Heavy Casting and Forging, Zhang Zifeng, lo explica con claridad: “No solo estamos expandiendo la capacidad, sino que estamos planificando apuntando a los equipos de energía nuclear de la próxima generación”.

En el acto de inauguración de Shanghai Heavy Casting and Forging. Foto facilitada por Shanghai Heavy Casting and Forging

Los pedidos de piezas de forja para equipos de energía nuclear vuelven a alcanzar máximos

La puesta en marcha de un proyecto nuevo por parte de la empresa tiene una causa más directa: el aumento de la demanda del mercado. Shanghai Heavy Casting and Forging no es una excepción.

Zhang Zifeng, al conceder una entrevista, indicó que actualmente el pedido de grandes piezas de fundición y forja de Shanghai Heavy Casting and Forging está creciendo, y que, en comparación con hace cinco años, el volumen de pedidos se ha duplicado. Sin embargo, como esta vieja fábrica cuenta con líneas de producción diseñadas hace tiempo, la proporción de las piezas de forja para energía nuclear dentro de la capacidad total de producción va en aumento, lo que hace que parte de la capacidad de producción de piezas de forja no relacionadas con energía nuclear esté bajo presión. “La tasa de carga de nuestras líneas de producción ya es muy alta; cuando expandimos capacidad, lo que buscamos es mejorar aún más la capacidad general de atender productos de gran forja de alta gama”.

El crecimiento de la demanda de grandes piezas de fundición y forja tiene su raíz en el calentamiento del mercado de energía nuclear. La energía nuclear es una parte importante de la energía limpia; en los últimos años, la cantidad de demanda de grandes piezas de fundición y forja ha seguido aumentando. De 2019 a 2025, el número de unidades de energía nuclear aprobadas en China fue de 6, 4, 5, 10, 10, 11 y 10 respectivamente; se puede observar que en los últimos años el número de aprobaciones de unidades de energía nuclear se ha mantenido estable en más de 10. La Asociación de la Industria de la Energía Nuclear de China estima que, para 2035, la cuota de la energía nuclear en el total de la generación de electricidad de China alcanzará alrededor del 10%.

Las grandes piezas de fundición y forja son, en la práctica, la fabricación de componentes clave para equipos de energía nuclear. Puede entenderse de manera sencilla como las “piezas grandes” que requiere la “maquinaria pesada” de un país: es el “cimient[o]” para impulsar la modernización de alta gama en la industria de fabricación de equipos; componentes centrales de los equipos de generación eléctrica, cigüeñales de motores de enormes buques, etc., dependen de ellas.

En la industria se suele decir: “Hay muchas empresas que hacen fundición y forja, pero muy pocas pueden hacer grandes piezas de fundición y forja”. Esto se debe a que, cuando hablamos de piezas de forja de cientos de toneladas, resulta difícil simular los procesos de fundición y forja; además, las dimensiones gigantescas generan defectos de proceso imposibles de predecir. Una sola pieza de fundición y forja vale varios millones de yuanes y el ciclo de producción puede durar varios meses; casi no existe la posibilidad de “probar y corregir”.

En el ámbito de las grandes piezas de fundición y forja, Shanghai Heavy Casting and Forging se encuentra en el primer grupo en el mercado nacional. En los últimos años, los ingresos han crecido de forma constante, con una tasa de crecimiento anual promedio de entre 15% y 20%. Zhang Zifeng señaló que el objetivo de la empresa para 2026 es volver a crecer un 20%, por lo que la expansión de capacidad es una necesidad.

La demanda de la próxima generación de energía nuclear sale a la luz

Pero expandir capacidad, por sí solo, no alcanza para justificar una inversión de tal magnitud por parte de Shanghai Heavy Casting and Forging.

“Aunque los productos maduros hoy responden bien al mercado, dentro de diez años, con el desarrollo de la industria, también serán sustituidos por el mercado”, dijo Zhang Zifeng. El plan de expansión de Shanghai Heavy Casting and Forging se debe, aún más, a que ha visto la demanda de equipos de energía nuclear de próxima generación. “Qué materiales y qué formas necesita la próxima generación de energía nuclear serán completamente diferentes de lo que se usa ahora. Si no se planifica con anticipación, en el futuro no habrá espacio para entrar”.

Los equipos de energía nuclear de próxima generación a los que se refirió Zhang Zifeng incluyen tanto reactores de fisión de la cuarta generación, como reactores rápidos y reactores de sales fundidas basados en torio, como también dispositivos de fusión nuclear controlada, que se consideran el “energía definitiva”. En particular, debido a sus condiciones de operación extremas, la fusión nuclear controlada plantea requisitos sin precedentes a los materiales.

Proceso de fundición y forja de grandes piezas. Foto facilitada por Shanghai Heavy Casting and Forging

La profesora Gu Jianfeng, de la Escuela de Ciencia de los Materiales y Ingeniería de la Universidad Jiao Tong de Shanghai, explicó: “El material de la primera pared del reactor de fusión está en contacto directo con un plasma de más de cien millones de grados. El material debe mantener la resistencia en esas condiciones de temperatura extrema; por lo tanto, se requiere añadir elementos de aleación refractaria difíciles de fundir, como el tungsteno. Este proceso es muy difícil”. Al mismo tiempo, como el tipo de reactor cambia, también podrían aumentar el espesor y el peso de las grandes piezas de fundición y forja; sin embargo, los requisitos de rendimiento no pueden bajar, lo cual constituye una gran prueba para la tecnología de fabricación.

“Al contrario que el desarrollo de materiales ordinarios, en los equipos de energía nuclear los materiales deben ser absolutamente seguros”, indicó Gu Jianfeng. Debido a restricciones como la verificación estricta por irradiación, la evaluación de condiciones operativas durante todo el ciclo y certificaciones de ingeniería en múltiples niveles, los nuevos materiales para reactores nucleares tradicionales, desde la investigación básica hasta la aplicación de ingeniería, suelen tener ciclos de decenas de años. Incluso si se acelera con nuevas tecnologías, todavía se requieren entre 20 y 30 años de trabajo sistemático de investigación, desarrollo y evaluación.

Actualmente, Shanghai Heavy Casting and Forging está llevando a cabo una cooperación en profundidad en investigación, producción y aprendizaje con el equipo de la Escuela de Materiales de la Universidad Jiao Tong de Shanghai. Hace poco, ambas partes presentaron en conjunto la solicitud para el “Laboratorio clave de materiales de grandes piezas de fundición y forja y fabricación extrema de Shanghái”, que fue aprobado formalmente; el 24 de marzo se acaba de inaugurar. Esta cooperación entre la universidad y la empresa también brindará apoyo para el plan de aumento de capacidad de Shanghai Heavy Casting and Forging.

“Prioridad a la inversión” para preparar un mercado de diez años

Justamente por apuntar al cambio de la demanda del mercado, Shanghai Heavy Casting and Forging decidió actualizar la línea de producción. En detalle, el proyecto de la primera fase incluye tres partes: la mejora del cuello de botella de la línea de fabricación de acero, el mayor horno de vacío de autosacrificio del mundo y una línea de forja rápida a escala de diez mil toneladas. Las dos últimas se utilizan para aumentar el volumen de producción de grandes piezas de fundición y forja y también ayudan a la investigación y el desarrollo innovador de grandes piezas de fundición y forja. Por ejemplo, el horno de vacío de autosacrificio se utiliza para fundir materiales especiales, mientras que la línea de forja rápida sirve para mejorar la flexibilidad del proceso de forja.

Zhang Zifeng puso un ejemplo: “El acero líquido es nuestro ‘harina’ y las piezas de forja son el ‘pan’. Antes solo podíamos hacer harina ‘común’; ahora debemos, mediante nuevos equipos como el horno de vacío de autosacrificio, producir harina ‘especial’ de alta resistencia, y luego usar la línea de forja rápida para convertirla en ‘pan especial’”.

Este tipo de “inversión adelantada” es la experiencia acumulada por esta vieja fábrica tras múltiples transformaciones.

La historia de Shanghai Heavy Casting and Forging se remonta a 1958, cuando fue fundada como Fábrica de Máquinas Pesadas de Shanghái. La primera prensa hidráulica de agua a gran escala de diez mil toneladas de la Nueva China nació allí. En 1973, la Fábrica de Máquinas Pesadas de Shanghái asumió la tarea de fabricación de grandes piezas de forja del proyecto “728” para la primera fase de la central nuclear de Qinshan. Proporcionó, en diferentes etapas para la primera fase de Qinshan, la segunda fase de Qinshan y la ampliación de Qinshan, piezas de forja de alta calidad para recipientes a presión de energía nuclear, evaporadores, estabilizadores de presión y componentes dentro del reactor, entre otros. Pero al entrar en la década de 1990 del siglo pasado, la empresa se enfrentó en un momento dado a la situación de debilitamiento de su competitividad en el mercado.

La oportunidad de cambio apareció en 2006. Shanghai Heavy Casting and Forging vio que el país iba a construir centrales nucleares de gran escala del orden del millón de kilovatios y centrales de carbón limpio, y planeó construir una nueva generación de prensas de diez mil toneladas, además de orientar sus productos principales hacia grandes piezas de fundición y forja para equipos energéticos de alta gama. Esto le quedó muy grabado a Zhang Zifeng. Ese año, él acababa de graduarse y se incorporó a trabajar en la Fábrica de Máquinas Pesadas de Shanghái.

Gu Jianfeng es un veterano con 20 años de experiencia en la industria y ha sido testigo de todo el proceso en el que las grandes piezas de fundición y forja para energía nuclear en el país pasaron de depender de las importaciones a lograr una industrialización completa de producción nacional. Recordó: “A partir de 2010, el país se preparaba para instalar energía nuclear a gran escala y se pusieron en marcha muchos proyectos. En aquel entonces, varias grandes fábricas de maquinaria del país estaban compitiendo, pero la tasa de piezas defectuosas era alta; cada pieza echada a perder significaba una pérdida de varios millones de yuanes”.

Shanghai Heavy Casting and Forging se ha ido dedicando década tras década a “morder” ese “hueso duro” que son las grandes piezas de fundición y forja. Desde 2006, la Fábrica de Máquinas Pesadas de Shanghái invirtió en investigación y desarrollo para la domesticación de piezas de forja para energía nuclear, y tras casi diez años de investigación logró dominar la capacidad de fabricación en lote para múltiples tipos de reactores, como los de segunda generación mejorados de 1000 MW, el AP1000 de tercera generación y el reactor de lecho de alta temperatura refrigerado por gas de 200 MW. Después de 2015, además, se inició la investigación y el desarrollo enfocados en nuevos modelos de equipos principales para energía nuclear, como el Hualong One, el reactor de alta temperatura refrigerado por gas de 600 MW y el Guohe One. En la actualidad, el Hualong One ya ha logrado el 100% de domesticación nacional en las grandes piezas de forja de los equipos principales de la isla nuclear; y las grandes piezas de forja del reactor de alta temperatura refrigerado por gas de 600 MW y el Guohe One también entraron en una fase de ataque integral.

Quizá esta sea una verdad más sencilla sobre la mejora de manufactura en China: detrás de lo que se ve como maquinaria pesada de gran país, hay innumerables capacidades industriales invisibles que la sostienen. Y la mejora de las capacidades base no puede lograrse con atajos; requiere que las empresas soporten la presión de ganancias y pérdidas a corto plazo y hagan una inversión estratégica firme a lo largo de un ciclo largo.

Diez años después, las semillas sembradas hoy, sin duda se convertirán en la columna vertebral que sostenga la maquinaria pesada de un gran país.

Sitio de producción de grandes piezas de fundición y forja. Foto facilitada por Shanghai Heavy Casting and Forging