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Jan 10, 2024

Soluciones de válvulas para drenaje de minas

El agua es un recurso crítico en todas las operaciones mineras. El agua se utiliza en muchos

El agua es un recurso crítico en todas las operaciones mineras. El agua se utiliza en muchos procesos, incluidos el hidrotransporte, la lixiviación en solución, el control del polvo, el cribado y la separación, por nombrar algunos. Minimizar el uso de agua ha sido una prioridad cada vez más importante para la industria minera en las últimas décadas. Se están evaluando tecnologías más nuevas, como los relaves secos y el procesamiento en tajo, como métodos adicionales para conservar el agua. Un componente crítico para el éxito general de cualquier tecnología de deshidratación es el rendimiento de la válvula.

La deshidratación comienza después de que el mineral se separa de los materiales de desecho o relaves. Cada sitio de mina tiene desafíos específicos y únicos en los procesos de deshidratación debido a los diferentes tipos de minerales. La selección de la válvula óptima para cada proceso tendrá un impacto en el rendimiento general del sistema y mejorará la eficiencia de devolver el agua preciosa a la instalación para su reutilización.

Hay muchas herramientas disponibles para buscar y comparar opciones de válvulas. Las hojas de datos de aplicación que describen las condiciones de aplicación (presión, temperatura, viscosidad, gravedad específica, porcentaje de sólidos y pH) son necesarias para seleccionar las válvulas correctas. Los estándares y especificaciones, tanto industriales como internos, ayudan a definir mejor los requisitos de las válvulas, como las clasificaciones de bridas y cuerpos, las pruebas y los estándares de materiales. Las especificaciones también pueden definir capacidades de cierre, aislamiento y fugas. Una especificación de válvula sólida es un punto de partida vital. La documentación de los estándares de la industria y los requisitos mínimos internos garantiza comparaciones informadas de las soluciones de válvulas que ofrecen varios proveedores.

Al seleccionar válvulas para aplicaciones de drenaje, se deben considerar factores como la corrosión, la abrasión, la incrustación, la orientación de la válvula, la frecuencia del ciclo, la duración del ciclo y el diseño general del sistema para evitar posibles problemas.

Para evitar la corrosión, las especificaciones de los medios deben definir tanto las concentraciones como las temperaturas e incluir tanto las condiciones normales como las alteradas. Las especificaciones también deben definir los productos químicos o los procedimientos utilizados para enjuagar o limpiar las líneas para garantizar que los materiales de las válvulas seleccionados sean compatibles. El uso de un embarcadero de vapor para limpiar incrustaciones severas en la tubería, por ejemplo, puede cortar o destruir fácilmente los asientos y sellos de elastómero.

Un problema común en los sistemas de relaves es la abrasión. Las tecnologías para combatir la abrasión incluyen superposiciones de soldadura, recubrimientos por aspersión, revestimientos cerámicos y no metálicos como el caucho y el uretano. Los estudios reológicos de materiales abrasivos han encontrado que, junto con el porcentaje de sólidos y la velocidad, el tamaño y la forma de las partículas sólidas tienen un impacto considerable en las tecnologías resistentes a la abrasión. En algunas aplicaciones, la combinación de corrosión y abrasión es un problema doble, no solo porque limita las opciones, sino también porque la seguridad se convierte en una preocupación importante. Los materiales abrasivos eventualmente desgastarán los asientos, los sellos o incluso los cuerpos de las válvulas. Se debe tener debidamente en cuenta la minimización del riesgo de exposición a los medios para el personal y el medio ambiente.

El escalado es a menudo una condición que se pasa por alto en los datos de la aplicación. La acumulación de material en el componente de control de flujo y la superficie de asiento puede dañar una válvula de aislamiento y acortar su vida útil. La incrustación hace que las válvulas se agarroten o bloqueen, a menudo en una posición parcialmente abierta. Una válvula agarrotada limita el flujo y evita el aislamiento, lo que requiere un tiempo de inactividad casi inmediato y no planificado. Las soluciones para aplicaciones de escalado incluyen accionamiento sobredimensionado, revestimientos o tipos de válvulas alternativas, pero cada solución tiene sus propias limitaciones.

La orientación de las válvulas en la tubería a menudo puede afectar el rendimiento. Se muestra una variedad de orientaciones de válvulas en un hidroseparador en la Imagen 1. Cuando el dibujo salió a licitación, las válvulas se representaron en posición vertical en líneas horizontales, típicas de las válvulas de guillotina. Las hojas de datos de la aplicación indicaron que se podía esperar un desgaste excesivo en la parte inferior de la tubería debido a la sedimentación y el arrastre de sólidos pesados ​​a lo largo de la tubería. Las válvulas compradas para el proyecto incluían una capa de soldadura en el tercio inferior del puerto para resistir el desgaste de los sólidos que se asientan. La porción restante del puerto de la válvula se dejó como acero al carbono estándar como se especifica. Durante la instalación, las limitaciones de espacio hicieron que las válvulas se instalaran en varias orientaciones en lugar de verticales. Esto significó que la superposición diseñada para proteger el puerto inferior de la válvula del desgaste abrasivo no se colocó correctamente y las válvulas fallaron antes de lo esperado.

La frecuencia del ciclo puede tener un impacto apreciable en el rendimiento de una válvula de aislamiento. Según el tipo de válvula, los fabricantes recomiendan al menos un ciclo parcial de una válvula cada tres a seis meses. Cuando una válvula se opera con menos frecuencia, puede bloquearse debido a incrustaciones o corrosión (interna o externa). Además, los asientos blandos y los sellos de las válvulas pueden volverse menos resistentes y causar daños a otros componentes. Las aplicaciones de alto ciclo en servicios abrasivos pueden provocar el desgaste prematuro de los asientos blandos; es importante prestar atención a la selección del material.

Ocurren golpes de ariete o golpes hidráulicos no deseados en el sistema de tuberías cuando se opera una válvula demasiado rápido. Algunos sistemas requieren una válvula de cierre rápido para evitar el flujo inverso, normalmente una válvula de retención. Ocasionalmente, se utilizará una válvula de guillotina de acción rápida junto con una señal de apagado de la bomba para evitar el flujo inverso debido a la alta concentración de sólidos con sedimentación de partículas. Por ejemplo, es posible que se requiera que una válvula de 30 pulgadas se cierre en cinco o seis segundos. Una válvula de guillotina revestida de caucho y de empuje no sería una buena opción, aunque cumpla con todos los demás criterios para el manejo de lodos. La válvula de estilo de empuje tiene una velocidad de cierre de aproximadamente 1 pulgada por segundo para un rendimiento adecuado de la compuerta/revestimiento, lo que significa que la válvula tardaría 30 segundos en cerrarse. Cerrar a la velocidad más alta dañaría la válvula de empuje, cerrando la línea de relaves. Se debe considerar otro estilo de válvula.

Una vez que se completa un nuevo sistema o se reconstruye, la operación se entrega al usuario final. Los procedimientos de arranque, apagado y operación pueden ser diferentes a las condiciones de diseño originales. Cuando surge un problema con la válvula, se revisan los datos originales y se repite el proceso de selección de la válvula. Considerar estas variaciones al tratar de resolver un problema de válvula puede ser beneficioso. El seguimiento del rendimiento del equipo para estandarizar las mejores prácticas puede ser beneficioso para reducir el desgaste y el mantenimiento del equipo.

Estos temas discutidos se aplican a la tecnología de deshidratación comúnmente utilizada hoy en día en las minas. Sin embargo, es importante observar dos tecnologías más nuevas diseñadas para capturar más agua rápidamente y cómo estas tecnologías afectarán el diseño y la selección de válvulas.

Los relaves apilados en seco se utilizan en operaciones mineras pequeñas y medianas, especialmente donde el agua es escasa y costosa. Los filtros prensa se utilizan para deshidratar los relaves hasta aproximadamente un 5 % a un 6 % de contenido de humedad antes de trasladarlos a la pila seca. Esto elimina las pérdidas de agua por evaporación y aumenta la eficiencia en la filtración y reutilización en comparación con los estanques de relaves tradicionales. Los desafíos de las válvulas se deben a las presiones más altas y los ciclos frecuentes que requieren los sistemas de filtro prensa. Los sistemas de filtro prensa suelen tener caídas de presión altas en las válvulas de entrada/alimentación de lodos con alto contenido de sólidos, lo que crea una aplicación de válvula difícil.

Una tecnología en desarrollo en la minería de arenas petrolíferas es el procesamiento de extracción en tajo. Este proceso utiliza una planta de extracción modular que se puede mover con la operación minera en el rajo. La tecnología extrae el betún cerca de la operación minera y produce relaves secos apilables, minimizando el agua utilizada en el hidrotransporte. Se anticipa que los desafíos de las válvulas serán un mayor desgaste y ciclos de válvulas, junto con desafíos de operación remota y exposición a los elementos.

La conservación, captura y reutilización del agua son de vital importancia para el futuro de la minería. El rendimiento confiable de la válvula garantiza el funcionamiento eficiente de los procesos esenciales de deshidratación. Ingenieros de ventas experimentados con fabricantes de renombre que entienden los procesos y requisitos de minería individuales pueden proporcionar valiosos consejos al seleccionar válvulas para aplicaciones difíciles.

Bruce Brabant es gerente de marketing técnico de DeZURIK, Inc. Puede comunicarse con él en [email protected]. Para obtener más información, visite www.dezurik.com.