Cuidado con el Cuchillo

Por L. Ignacio González
Gerente Zona Norte
Soltex Chile

La minería moderna tiene el desafío de responder a la creciente demanda de procesamiento de mineral en un contexto de crecientes requerimientos ambientales. Sobre ese escenario, este artículo resume las opciones de válvulas de cuchillo para el manejo de lodos, pulpas o slurries, disponibles en el mercado y que buscan aumentar la disponibilidad de los equipos, a través de la reducción de paradas no programadas.

En fluidos mineros con alto contenido de sólidos se priorizan estas válvulas: de doble manga y de cuerpo cerrado para servicio severo con asiento perimetral de amplia sección de sello. El primero es el más popular ya que puede manejar sólidos incluso hasta un 90% y su capacidad de descarga, como consecuencia de su diseño, permite evitar que los sólidos en suspensión se acumulen en las secciones de sello y sus adyacentes. Por otra parte, las válvulas de cuerpo cerrado son capaces de manejar mayores rangos de presión y debido a su diseño, no requieren descargar fluido en su accionar.

Ambos diseños ofrecen puertos completamente redondos que reducen la turbulencia y el desgaste en áreas de las secciones adyacentes del asiento. Por otra parte, es deseable que las válvulas sean naturalmente bidireccionales y sin sello asistido por presión, por lo tanto, han de proveer completa hermeticidad independiente de la presión de trabajo a la que la válvula esté sometida.

A continuación, revisamos tres aspectos funcionales y operativos de las válvulas de cuchillo mencionadas: materiales de construcción y diseño, actividades de economía circular, y digitalización de la base instalada.

Materiales y Diseño

Las condiciones actuales de funcionamiento de las válvulas exigen superar las propiedades de los materiales de construcción habituales. Hemos visto que es clave optimizar los elementos de sello como los elastómeros para tener una mayor vida útil que se ve afectada por el aumento del ciclaje, incrementos de los rangos de presión, mayor presencia de sólidos incrustantes u otros aditivos de común uso en minería.

En el caso de las piezas de desgaste (mangas, asientos, etc.) la experiencia ha demostrado que no solo es relevante el uso del material adecuado, sino la capacidad desarrollada en el conformado de la pieza, toda vez que es crítica la adherencia a los sustratos metálicos que proveen memoria mecánica a los conjuntos. Fallas en la adherencia suponen un aumento en la necesidad de reemplazo y mayor mantenimiento. Cuando se ejecutan acciones en válvulas con falla prematura de partes fabricadas en materiales convencionales, es muy habitual evidenciar el desprendimiento de secciones completas del sello.

No solo son necesarias capacidades de resistencia a la corrosión y abrasión del material. Un material más duro tampoco es la solución ya que reduce la memoria elástica necesaria para el funcionamiento de las partes que conforman la función de sello de las válvulas. El uso de sustratos metálicos asegura no solo memoria mecánica sino también consistencia en la misma.

Otro fenómeno habitual en la minería es la incrustación de sólidos o su depósito anormal en la superficie de la cuchilla o áreas adyacentes al asiento, lo que genera el arrastre de sólidos hacia la sección del empaque de la válvula o sello secundario. Para mitigar este problema, se recomienda revestir la cuchilla. El revestimiento de uso más común en Chile se denomina SSEC (Synergistic Surface Enhancement Coating), el cual cuenta con un componente que ofrece un coeficiente de fricción estática de 0,14, por debajo incluso de lo que ofrece el Teflón (0,17), manteniendo además una buena resistencia a la abrasión con una dureza R68 sin agregar espesor a la pieza, dado que el material de aporte se hace uno con la capa pasiva. El SSEC se usa en procesos que incluyen el manejo de agua de mar, ya que permite reducir también la fricción de la cuchilla con los componentes de sello. Es habitual que los empujes o torques de operación en válvulas de cuchillo se incrementen a causa del material adherido o acumulado. Además, este revestimiento ayuda a evitar que la válvula se trabe por incrustación de sólidos en la cuchilla.

Una tendencia que también se advierte es el aumento paulatino de las presiones de operación, por lo que el rango de presión en las válvulas debe estar de acuerdo a ASME B16.34, en contraposición con el habitual derateo que es común en las válvulas de cuchillo. Una válvula de cuerpo cerrado con una sección de sello amplia, bidireccional y con anillos de desgaste rotables (Ni-Resist) que permiten incrementar hasta en cuatro veces la vida útil de este componente, ofrece una solución a la problemática planteada y evita la descarga de fluidos al operar reduciendo el impacto ambiental.

Economía Circular

La reutilización y recuperación de activos es factible gracias a los diseños simplificados de las válvulas del portafolio de la línea Clarkson, distribuidas por Soltex. Un activo principal en el diseño de las válvulas debe ser que sean factibles de mantener y no requieran necesariamente ser llevadas a fábrica para recuperar superficies, por ejemplo. Estandarizar la recuperación de activos en desuso o en patios de salvataje debe ser una política para recuperar válvulas, a través de canales capacitados y certificados. Una de las debilidades presentes en el mercado local respecto de las empresas de servicio es que la gran mayoría no está en condiciones de proveer garantías adecuadas. Clarkson, de Emerson Automation Solutions, se encuentra en proceso de certificación de las capacidades locales de servicio, para asegurar que las recuperaciones no estén restringidas al uso de piezas y partes originales, sino que además éstas se encuentren debidamente amparadas en prácticas y procedimientos respaldados por fábrica, para brindar un servicio certificado, con una garantía igual que si se tratase de un equipo nuevo.

Las actividades de recuperación requieren más logística y evaluaciones técnicas más profundas que las de mantenimiento simple en taller. Es importante que cada proceso de recuperación revise las condiciones de servicio para introducir mejoras basadas en las mencionadas cualidades de materiales de construcción y lograr la máxima vida útil.

Otro aspecto interesante es que en aplicaciones de uso intensivo de válvulas de doble manga se pueden incorporar dispositivos de control de descarga –ya sea por razones operacionales, seguridad o requerimientos ambientales– generalmente sin necesidad de modificar la válvula existente, y montarlos en múltiples posiciones aprovechando los espacios y orientaciones disponibles.

Cabe destacar también que las prácticas de recuperación permiten actualizar y modificar esquemas de válvulas existentes para incrementar el intervalo de reparación, incluyendo la automatización de válvulas manuales (Retrofitting) y la actualización de los accionamientos y actuadores (Overhauling).

Digitalización

Contar con la información adecuada es vital para tomar decisiones. Ante la falta de trazabilidad de los activos nuevos y aquellos recuperados o reparados, el uso de Tags inteligentes (Asset Managemet Tags) permite mantener información de cada equipo; el uso de la tecnología RFiD entrega lecturas seguras a distancia aproximada de 10 metros, a diferencia de los clásicos QR que requieren estar junto al equipo, cuestión difícil de conseguir en minería.

Todas las prácticas detalladas anteriormente aplican al portafolio completo de válvulas de cuchillo Clarkson, distribuidas por Soltex, para atender las exigentes condiciones mineras, con soporte local especializado y amplia experiencia.

Artículo publicado en InduAmbiente 181 (marzo-abril 2023), páginas 72 a 73.