Descripción de los tipos de Fittings utilizados en Minería

En cualquier sistema de tuberías, existen una serie de conexiones y anexos reconocidas como fittings, estos describen la cualidad de adaptarse a los distintos tamaños y formas de las tuberías y tienen como fin igualmente regular o medir el flujo de los fluidos, usualmente agua, sobre todo en minería, aunque igualmente pueden ser aire, gas o residuos líquidos.

Los fittings son en general adaptadores que se clasifican en diversas categorías y se utilizan en función de su utilidad en el área minera e industria en general. Como todo sistema de transporte de fluidos, causa el efecto de pérdidas de carga, consideradas como pérdidas localizadas, secundarias o menores debido a que se producen en:

- Entrada o Salida de Tuberías.- Ensanchamiento o Contracción Brusca.- Curvas, Codos, Tes y Otros Accesorios.- Válvulas, Abiertas o Parcialmente Cerradas.- Ensanchamiento o Contracción Gradual.

En función a esto, a continuación se expresa un listado de los fittings más comúnmente utilizados en minería y otros, presentado sus características principales:

Válvulas

Una válvula es un dispositivo mecánico destinado a controlar, retener, regular o dar paso a la circulación de un fluido.

Básicamente la válvula es un ensamblaje compuesto de un cuerpo con conexión a una tubería, y de un obturador operado por un accionamiento, que impide el paso del fluido cuando está en posición de cierre en contacto con los sellos.

Además de los elementos y sistemas de retención propios para cada tipo de válvula, éstas pueden llevar incorporadas una serie de accesorios como posicionadores, transductores, reguladores de presión, etc. que proporcionan información y facilitan también la automatización de la válvula.

Existen un sinnúmero de válvulas, categorizadas principalmente por sus características y dimensiones, es por ello que algunas de ellas son:

a. Válvula de Globo

- Simbología Utilizada:

Las válvulas de globo son llamadas así por la forma esférica de su cuerpo y por el elemento en forma de globo o de disco que se aprieta contra el asiento de la válvula para cerrarla. Si bien actualmente algunos diseños ya no son tan esféricos, conservan el nombre por el tipo de mecanismo.

El mecanismo de uso es que el obturador de la válvula se desplaza con un movimiento lineal. En la mayoría de los casos, el mecanismo de avance es la de un "tornillo". El vástago o eje del obturador va roscado al bonete o cuello de la válvula de globo. En cuanto se le da vueltas al vástago, ya sea mediante un volante o un actuador de giro múltiple, el obturador avanza linealmente. Las válvulas de globo automatizadas pueden tener vástagos sin rosca, y el desplazamiento lineal viene directamente proporcionado por el actuador.

Según la disposición geométrica de los puertos de entrada y el eje del obturador podemos clasificar las válvulas de globo en:

- Válvula de globo de asiento recto.- Válvula de globo de asiento inclinado.- Válvula de globo de asiento angular

La válvula de globo es muy utilizada en la regulación de fluidos. La geometría del obturador caracteriza la curva de regulación, siendo lineal para obturadores parabólicos. 

Son de uso frecuente gracias a su poca fricción y pueden controlar el fluido con la estrangulación al grado deseado.

b. Válvula de Bola

- Simbología Utilizada:

Tambien conocidas como válvulas de Esfera o Cierre rápido controlan la circulación de los líquidos por lo que se considera un “macho” esférico agujereado. El sellado en válvulas de bola es excelente, la bola contacta de forma circunferencial y uniforme el asiento de la válvula, el cual suele ser de materiales blandos.

Las aplicaciones más frecuentes de la válvula de bola son de obertura/cierre. No son recomendables usarlas en servicios de abertura parcial o abertura por un largo tiempo bajo condiciones de alta caída de presión a través de la válvula, ya que los asientos blandos pueden tener tendencia a salir de su sitio y obstruir el movimiento de la bola.

Dependiendo del tipo de cuerpo la válvula, su mantenimiento puede ser fácil. La pérdida de presión en relación al tamaño del orificio de la bola es pequeña.

El uso de la válvula está limitada por la resistencia a temperatura y presión del material del asiento, metálico o plástico.

Tipos de Válvulas de Bola:

- Válvula de bola flotante: La válvula se sostiene sobre dos asientos en forma de anillos.

- Válvula de bola guiada ("Trunnion"): La bola es soportada en su eje vertical de rotación por unos muñones. Estos absorben los esfuerzos que realizan la presión del fluido sobre la bola, liberando de tales esfuerzos el contacto entre la bola y el asiento por lo que el par operativo de la válvula se mantiene bajo. Este diseño es recomendado en aplicaciones de  alta presión o grandes diámetros.

c. Válvula de Mariposa

- Simbología Utilizada:

Las válvulas de mariposa son unas válvulas muy versátiles. Tiene una gran capacidad de adaptación a las múltiples solicitaciones de la industria, tamaños, presiones, temperaturas, conexiones, etc. a un coste relativamente bajo.

El desarrollo de la válvula de mariposa es más reciente que otro tipo de válvulas. Una mayor concienciación en el ahorro energético de las instalaciones favoreció su introducción, ya que su pérdida de carga es pequeña. En un principio se usaba en instalaciones a poca presión de servicio, pero mejoras tecnológicas permitió evolucionar la válvula de mariposa a usos de fluidos con altas presiones.

El funcionamiento básico de las válvulas de mariposa es sencillo pues sólo requiere una rotación de 90º del disco para abrirla por completo. La operación es como en todas las válvulas rotativas rápida. Poco desgaste del eje y poca fricción resulta en que es una válvula con un actuador más barato. El actuador puede ser manual, oleo-hidráulico o motorizado eléctricamente, con posibilidad de automatización.

La geometría de la válvula de mariposa es sencilla, compacta y de revolución, por lo que es una válvula barata de fabricar, tanto por el ahorro de material como la mecanización. El menor espacio que ocupan facilita su montaje en la instalación. En este sentido, las válvulas de compuerta y globo resultan muy pesadas y de geometría compleja. Por todo ello, las válvulas de mariposa son especialmente atractivas en grandes tamaños respecto otro tipo de válvulas.

La pérdida de carga es pequeña. Cuando la válvula está totalmente abierta, la corriente circula de forma aerodinámica alrededor del disco, y aunque la pérdida de carga es ligeramente superior a las válvulas esféricas o de compuerta, ya que estás tienen la sección totalmente libre de obstáculos, es claramente inferior a la válvula globo.

Las válvulas de mariposa pueden estar preparadas para admitir cualquier tipo de fluido como gas o líquido e inclusive, hasta sólidos. A diferencia de las válvulas de compuerta, globo o bola, no hay cavidades donde pueda acumularse sólidos impidiendo la maniobrabilidad de la válvula.

d. Válvula de Diafragma

- Simbología utilizada:

Las válvulas de diafragma se utilizan para el corte y estrangulación de líquidos que pueden llevar una gran cantidad de sólidos en suspensión.

En las válvulas de diafragma se aísla el fluido de las partes del mecanismo de operación. Esto las hace idóneas en servicios corrosivos o viscosos, ya que evita cualquier contaminación hacia o del exterior. La estanqueidad se consigue mediante una membrana flexible, que puede ser reforzada con algún metal, que se tensa por el efecto de un eje-punzón de movimiento lineal, hasta hacer contacto con el cuerpo, que hace de asiento.

Las aplicaciones de este tipo de válvula son principalmente para presiones bajas que a la mayoría de las demás válvulas las corroería u obstruiría. Son de rápida obertura.

Hay dos tipos de válvulas de diafragma:

- Weir (paso restringido): Las válvulas de diafragma tipo Weir se pueden usar en servicios de apertura y cierre y regulación

- Straightway (paso directo) también llamadas Straight-Thru. Estas válvulas de diafragma de paso directo solo se usan en servicios de apertura y cierre.

e. Válvula de Aguja

- Simbología utilizada:

La válvula de aguja es llamada así por el vástago cónico que hace de obturador sobre un orificio de pequeño diámetro en relación el diámetro nominal de la válvula.

El desplazamiento del vástago, si es de rosca fina, es lento y el hecho de que hasta que no se gira un buen número de vueltas la sección de paso del fluido es mínima, convierte esta válvula en una buena reguladora de caudal, por su estabilidad, precisión y el diseño del obturador que facilita un buen sellado metálico, con poco desgate que evita la cavitación a grandes presiones diferenciales.

Es posible encontrar diseños con la disposición de los puertos de entrada y salida de la válvula de forma angular, recta (90º) o lineal (0º).

En centrales hidráulicas se utilizan las válvulas de aguja como bypass a la válvula de mariposa o esférica de entrada a las turbinas. Primero se opera con la válvula de aguja, que puede trabajar mejor que la principal a grandes diferencias de presión sin cavitación, y una vez que la válvula principal está a presiones equilibrada se realiza su obertura evitando un golpe de ariete de la instalación

f. Válvula de Pellizco

También conocidas como Válvulas Tipo Pinch o Válvulas de mango flexible, la estanqueidad se consigue mediante la estrangulación de un tubo flexible llamado 'sleeve', el cual es el único componente en contacto con el medio.

Estas válvulas son idóneas en servicios de líquidos viscosos y partículas sólidas en suspensión, evita el

contacto con los mecanismos de la válvula y cualquier tipo contaminación hacia o desde el exterior.

Generalmente la válvula Pinch está limitada a trabajar a bajas presiones.

Las válvulas Pinch pueden ser actuadas de forma mecánica o por presión. En la válvulas actuadas mecánicamente, especialmente cuando maneja fluidos abrasivos, es aconsejable un fuerte apriete en el cierre para prevenir la erosión del tubo flexible provocado por el líquido que va fugando.

En las válvulas actuadas por presión, ésta es uniformemente distribuida sobre la parte externa del tubo flexible. Como ventaja sobre las válvulas mecánicamente actuadas, la sección de paso en cualquier posición operativa es siempre circular por lo que pueden pasar partículas de mayor volumen. Por el contrario difícilmente pueden cerrar al 100%, y son difíciles de contralar manualmente ya que en la operatividad de la válvula, la presión del mismo fluido en la conducción también afecta. Esto puede ser resuelto mediante un regulador de presión.

g. Válvula de Cuchilla

Las válvulas de cuchilla son consideradas como tipo compuerta ya que tienen una lámina en su interior que sube y baja con un vástago y que permite realizar un “corte” al fluido de manera sencilla. Las válvulas de cuchilla son diseñadas para operarla en condiciones donde el fluido contiene un alto grado de sólidos y que con cualquier otra válvula no podrá cerrarse.

Las aplicaciones más comunes de estas válvulas con cuchilla son en las papeleras y la minería donde los lodos son sumamente abrasivos. También puede ser usada en cementeras y, en general, donde el fluido es muy espeso, viscoso, arenoso y con alto grado de sólidos. Es importante aclarar que las válvulas de cuchilla papeleras tienen diferentes características de aguante que las mineras ya que el fluido de minera es mucho más abrasivo y el desgaste es mayor.

Las válvulas de cuchilla son fabricadas de hierro, acero al carbón, acero inoxidable y por sus características son válvulas con poco peso y no utilizan casi espacio en las líneas, pueden ser automatizadas con actuadores neumático e hidráulicos y existen pocas marcas realmente con alto desempeño dentro de la minería

Codos

Un codo es un accesorio de tubería instalado entre dos longitudes de tubería o conducto para generar un cambio de dirección del flujo de las líneas o corrientes de fluidos como líquidos y gases, usualmente con un ángulo de 45° o 90°.

Los codos están categorizados por su ángulo de desviación que está en relación directa con sus características específicas, es por ello que usualmente se clasifican en:

- Codo de 45°

Un codo de 45 grados, también conocido como “curva 45” o “codo 45”, es comúnmente utilizado en instalaciones de abastecimiento de agua, redes de tubería industrial, tubería de instalación de aire acondicionado, etc.

- Codo de 90°

Un codo de 90 grados, también conocido como “curva 90” o “codo 90”, es un accesorio que está diseñado de tal forma para producir un cambio en la dirección del flujo en 90 grados en los sistemas de tuberías. Un codo de 90 grados conecta fácilmente al plástico, cobre, hierro fundido, acero y plomo. La principal aplicación de un codo de 90 grados es conectar mangueras a válvulas, bombas de presión de agua y desagües de la cubierta. Estos codos pueden ser hechos de material de nylon resistente o rosca NPT.

- Codo de 180°

Un codo de 180 grados, también reconocido como codo de retorno o codo en U, es un accesorio que lleva el fluido a través de una curva totalmente cerrada en forma de U. Usualmente se colocan en los extremos de las tuberías y es comúnmente usados en calentadores cambiadores de calor. Su forma puede ser diseñada desde tubos rectos.

- Codos de Radio Largo (LR)

Los codos de radio largo son de radios 1,5 veces el diámetro de la tubería y se utilizan normalmente en los sistemas de gravedad de baja presión y otras aplicaciones donde la baja turbulencia y deposición mínima de ocluidos solidos son motivo de preocupación

- Codos de Radio Corto

Los codos de radio corto son de radios iguales al diámetro de la tubería y se

utilizan normalmente en sistemas similares a los de radio largo.

Tes

Un accesorio en forma de T es uno de los más

instalados en sistema de tuberías.  Se utiliza

ya sea para combinar o dividir un flujo de

fluido. Se trata de un tipo de accesorio de

tuberías que tiene forma de T que tiene dos

salidas a 90° de la conexión a la línea

principal. Se trata de un pequeño trozo de

tubo con una salida lateral. Un accesorio en forma T se utiliza para la conexión de

tuberías de diferentes diámetros o para cambiar la dirección de tramos de

tubería. Están hechos de diversos materiales y disponibles en varios tamaños y

acabados. Ellos son ampliamente utilizados en redes de tuberías para el

transporte de mezclas de fluidos de dos fases.

Reductor

Un reductor tiene como función el reducir el diámetro de la línea a un tamaño más pequeño de tubería. Un motivo es el de aumentar la presión de flujo dentro de un sistema de tubería. Otro es el de disminuir el volumen de un fluido.

Los reductores son generalmente concéntricos pero reductores excéntricos se utilizan cuando se requiere para mantener el mismo nivel de arriba o de abajo de la tubería. 

Cruz

Un Accesorio de Cruz, también conocido como accesorio de 4 vías, es una conexión de diferentes tuberías completamente en T, es decir, cada entrada o salida está a 90 grados una de la otra. Una cruz tiene una entrada y tres salidas, o viceversa.