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Jul 04, 2023

Aprovechando el calor eléctrico

El suministro de agua a una mina, el drenaje del agua subterránea y el reciclaje del agua usada dependen de una red de sistemas de tuberías confiables capaces de soportar las condiciones extremas de la minería.

El suministro de agua a una mina, el drenaje del agua subterránea y el reciclaje del agua usada dependen de una red de sistemas de tuberías confiables capaces de soportar los ambientes extremos de la minería, ya sea que la mina esté subterránea o en la superficie.

En áreas remotas como Alaska o el noroeste de Canadá, las tuberías que transportan agua, lodos, relaves, productos químicos u otros líquidos pueden estar sometidas a temperaturas peligrosamente frías. Las tuberías desprotegidas pueden congelarse fácilmente con este frío, expandirse y luego estallar, sin importar cuán resistente sea el material del que estén hechas. Una helada también puede provocar bloqueos de hielo en las tuberías que paralizan la producción, según escriben Matthew Gurreri y Kevin Green*.

Una tubería rota o bloqueada puede detener toda una operación minera, lo que resulta en enormes pérdidas financieras. Además, la despresurización de los sistemas de extinción de incendios o la inundación de túneles pueden poner en peligro vidas. Otro tema es el medio ambiente. Las fugas de agua contaminada que contienen metales pesados ​​como cobre, plomo y arsénico pueden derramarse en cursos de agua cercanos, creando un desastre ecológico. El alto costo del tiempo de inactividad derivado de una tubería congelada o bloqueada puede verse exacerbado por la falta de piezas de repuesto en el sitio. Las carreteras heladas suelen ser intransitables en invierno, lo que limita la entrega de piezas de repuesto a aviones de carga o ascensores marítimos. La logística puede volverse extremadamente complicada, además de costosa, en ubicaciones remotas del ártico.

Además del agua, la mayoría de las líneas llenas de aire que operan dentro o fuera de una mina pueden congelarse, incluso a temperaturas tan cálidas como 40° F. A medida que la presión del aire cae de 100 psi a la atmósfera, el aire comprimido, que siempre tiene una humedad del 100%, se enfría rápidamente y puede congelar las líneas y dañar gravemente los equipos de minería.

No se puede subestimar la importancia de evitar que las tuberías de agua y las líneas llenas de aire se congelen. El agua interviene en todas las etapas de la producción: minería, procesamiento posterior y transporte del producto. También se utilizan grandes cantidades de agua para enfriar los filos de la maquinaria, lixiviación en pilas, supresión de polvo, limpieza general, rociadores contra incendios y agua potable. Se necesitan líneas llenas de aire para suministrar energía crítica a herramientas neumáticas y equipos de minería.

Protección de tuberías

Las tuberías instaladas en las operaciones mineras están fabricadas con materiales adecuados al trabajo requerido. Los tubos de acero son el estándar de la industria. Sin embargo, cada vez se utilizan más tuberías de plástico ligeras, resistentes a la corrosión y de menor coste, como las de HDPE y PE. Las tuberías se cuelgan mediante cadenas de soportes que normalmente se fijan a pernos del techo.

Además de las amenazas que plantean las duras condiciones climáticas, las tuberías instaladas en las minas deben soportar altas cargas externas y aumentos repentinos de presión, exposición a productos químicos corrosivos y lodos abrasivos, purgas de vapor, ácidos cáusticos y daños accidentales causados ​​por equipos en movimiento, todo lo cual puede debilitar la estructura de la tubería y la hace más susceptible a estallar en caso de heladas. Se podrían desarrollar pequeñas grietas que provocarían fugas y eventualmente se romperían.

Riesgos de explosión

Las estadísticas de la Administración de Salud y Seguridad Minera (MSHA) indican que las explosiones en las minas ocurren con mayor frecuencia durante los meses más fríos debido a la baja presión barométrica y la baja humedad. En climas fríos, el polvo de carbón puede quedar suspendido peligrosamente en atmósferas frías y secas, aumentando el riesgo de explosión. Las bajas presiones barométricas ayudan a que el metano se propague fácilmente a áreas activas, lo que aumenta aún más el riesgo de explosión. Todo lo que se necesita es una chispa de un dispositivo eléctrico, incluido el encendido y apagado de un cable calefactor no clasificado, para provocar un desastre en un área clasificada que contiene polvo o gases explosivos. Un cable de rastreo calefactor de baja calidad y que no funciona correctamente también puede generar suficiente calor para provocar una explosión en un lugar peligroso.

Los cables calefactores deben estar certificados para la ubicación peligrosa donde se instalan. Período. Es extremadamente peligroso confiar el futuro de una mina y la vida de sus empleados a cables calefactores marinos que pueden o no estar diseñados según las certificaciones que dicen tener.

Aplicaciones de larga distancia

La minería requiere tuberías largas y, en consecuencia, aplicaciones de trazado calefactor igualmente largas, tanto para protección contra congelamiento como para control de viscosidad y mantenimiento de temperatura. Los sistemas de larga distancia, que miden desde unos pocos cientos de metros hasta varios kilómetros, suelen estar diseñados a medida. Se deben tener en cuenta muchas variables para lograr la solución más confiable para la distancia objetivo, incluidos factores como potencia autorregulable o constante, voltaje de suministro, temperatura mínima en el arranque, amperaje del disyuntor, diámetro de la tubería y calibre del cable, entre otros. muchos otros. Para determinar la longitud del cable calefactor, se debe agregar la longitud de la tubería a la entrada de la caja de conexiones y al sello del extremo, la cantidad de bridas y el tamaño y cantidad de válvulas.

Extinción de incendios en minas

La obstrucción por hielo dificulta la capacidad de supresión de un sistema de rociadores contra incendios y puede romper las tuberías por completo. Las tuberías de rociadores congeladas son peligrosas en un edificio comercial, por supuesto, pero pueden suponer un riesgo aún mayor en una mina. En caso de incendio en una mina subterránea, es fundamental extinguir el fuego en sus primeras etapas. Cualquier retraso en el inicio de las actividades de extinción de incendios puede provocar un incendio incontrolado. Desafortunadamente, así como las tuberías de los rociadores pueden congelarse, también pueden congelarse las bocas de incendio subterráneas, las mangueras de agua contra incendios y los tanques de almacenamiento de agua superficial de la mina. Todos necesitan protección contra el congelamiento.

A menudo, la tubería de un aspersor no se congela por completo. En cambio, el agua se congelará, descongelará y volverá a congelarse cuando se exponga a bajas temperaturas. Este fenómeno aplica una tensión adicional a la tubería. Incluso si una tubería se descongela después de un evento de congelación y parece estable, su integridad se ve comprometida. Las grietas finas pueden ser sutiles y difíciles de localizar hasta que sea demasiado tarde.

Una tubería congelada en una mina puede ser peligrosa, incluso mortal.

Por ejemplo, en diciembre de 2004, un operador de equipo pesado en una mina de Kentucky resultó fatalmente herido mientras intentaba desalojar lodo congelado de un oleoducto que se había congelado.

En 2012, en un proyecto de arenas bituminosas, a unos 60 km al sur de Fort McMurray, Alberta, Canadá, un trabajador estaba en el proceso de vaporizar una tubería congelada cuando una sección de la tubería se rompió, golpeando al trabajador en la pierna. El trabajador de 62 años fue trasladado a un hospital en el cercano Lac La Biche, donde falleció.

Más común que estos problemas es el agua congelada en las tuberías, que provoca problemas devastadores que van desde el funcionamiento inadecuado del equipo y fallas prematuras de las piezas hasta daños más costosos causados ​​por problemas de congelación y descongelación o choque térmico.

Los cables eléctricos de trazado calefactor evitarán que el agua, el aire comprimido, los lodos y otros líquidos se congelen en tuberías y líneas, protegiendo su propiedad, sus personas y sus ganancias.

*Matthew Gurreri es gerente de marketing de productos, Emerson Automation Systems, y Kevin Green es gerente nacional de ventas, Emerson Automation Systems.