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Los soportes hidráulicos en frentes de minería mecanizada operan bajo condiciones combinadas de emulsión a alta presión, polvo, humedad, impacto de rocas y movimientos frecuentes de avance. Las acciones de elevación, descenso, empuje, escudo lateral y telescopaje del soporte dependen enteramente del sistema hidráulico de alta presión, y la manguera de alta presión es el “vaso sanguíneo” que conecta la estación de bombeo, el grupo de válvulas, las columnas y los cilindros. Si la selección de la manguera coincide con las condiciones de operación del soporte hidráulico determina directamente si el soporte puede actuar de manera confiable, y también afecta la seguridad subterránea.
La primera es la presión. La presión de la estación de bombeo del sistema de suministro principal de un soporte hidráulico suele oscilar entre 25 y 31,5 MPa, y algunos soportes de gran altura minera tienen presiones aún mayores en la línea de suministro principal. Las columnas y los cilindros también generan picos de presión durante las fases de soporte inicial y carga. La segunda es la pulsación. Durante el avance, el flujo de fluido se activa y desactiva con frecuencia, y la manguera soporta sobrepresiones cíclicas. La fatiga por pulsos es una de las principales causas de falla de la manguera. La tercera es el entorno. El espacio subterráneo es estrecho, las mangueras deben doblarse repetidamente en radios pequeños y enfrentan caída de rocas, fricción contra estructuras del soporte y abrasión de la capa exterior.
La combinación de estas tres presiones significa que la selección de mangueras para soportes hidráulicos mineros no puede seguir simplemente los estándares utilizados para maquinaria de construcción general.
Las mangueras para soportes hidráulicos se dividen en tipos de trenza de alambre y espiral de alambre según la estructura de refuerzo. Las mangueras trenzadas de alambre comúnmente tienen una, dos o tres capas y son adecuadas para circuitos de media y baja presión, como líneas piloto entre soportes y algunas líneas de control de cilindros. Las mangueras espirales de alambre, principalmente con cuatro o más capas, tienen mayor capacidad de presión y son adecuadas para líneas de suministro principal y circuitos de columnas de alta presión.
El principio central de selección es que la presión de trabajo nominal de un ensamble de manguera es la menor entre la clasificación del cuerpo de la manguera y la del racor. Incluso si la presión de ruptura del cuerpo de la manguera alcanza cuatro veces la presión de trabajo, si la resistencia al engarzado del racor es insuficiente o la estructura de sellado no coincide, el límite de seguridad del ensamble sigue estando determinado por el racor. Un error común en la adquisición minera es verificar solo los parámetros de presión de la manguera e ignorar la calidad del engarzado y el estado de la cara de sellado.
El rendimiento ante pulsos debe evaluarse por separado. GB/T 5568 especifica el método de ensayo de impulsos hidráulicos sin flexión para ensambles de mangueras de caucho, con presión de ensayo de alta presión superior a 3 MPa y presión de ensayo de baja presión entre 1,5 y 3 MPa. MT/T 98-2006 también tiene requisitos claros para el ensayo de impulsos de mangueras y ensambles para soportes hidráulicos. La selección debe confirmar que el ensamble de manguera ha superado el ensayo de impulsos correspondiente, no solo un valor de ruptura estático.
Las mangueras trenzadas de dos capas de alambre suelen tener un rango de presión de trabajo de 20 a 40 MPa y buena flexibilidad, lo que las hace adecuadas para dobleces frecuentes de radio pequeño dentro del soporte, como conexiones a columnas y cilindros de empuje. Sin embargo, su resistencia a los pulsos es limitada y no son adecuadas para líneas de suministro principal de ultra alta presión o pulsos extremadamente altos. Las mangueras espirales de cuatro capas de alambre pueden alcanzar presiones de trabajo superiores a 28 MPa con presiones de ruptura que superan los 70 MPa. Los alambres de refuerzo se enrollan en espiral en direcciones alternas, lo que proporciona una resistencia a la fatiga por pulsos significativamente mejor que las estructuras trenzadas, lo que las hace adecuadas para líneas de suministro y retorno principales en soportes de gran altura minera.
Las mangueras espirales multicapa tienen otra variable de selección fácilmente pasada por alto: el radio de curvatura. Cuantas más capas espirales, mayor es la rigidez de la manguera y mayor el radio de curvatura mínimo permitido. Si el espacio de instalación subterráneo no puede cumplir con el requisito de radio de curvatura, el doblez forzado deformará los alambres de refuerzo y creará un punto de falla temprana. El radio de curvatura debe verificarse como un parámetro de igual importancia que la presión nominal.
Los racores en ambos extremos de las mangueras para soportes hidráulicos son principalmente de las series KJ, DN y acoplamientos rápidos de pasador en U. MT/T 986-2006 especifica los requisitos técnicos para acoplamientos rápidos de pasador en U y accesorios para minería, aplicables a sistemas de tuberías que utilizan aceite mineral y fluido hidráulico de alto contenido de agua. Los racores de la serie KJ se usan ampliamente en soportes estándar nacionales, con KJ25 para líneas de suministro principal, KJ32 para líneas de retorno principal, y KJ10 y KJ13 para mangueras entre soportes.
El engarzado de racores es el proceso más crítico en la fabricación de ensambles de mangueras mineras. Una fuerza de engarzado excesiva daña la capa de caucho interior, permitiendo que el medio penetre en la capa de refuerzo y cause corrosión del alambre. Una fuerza insuficiente puede provocar el desprendimiento del racor en condiciones de pulsos. Entre los modos de falla comunes de mangueras en minería, las fugas en racores engarzados y el desprendimiento de racores representan una proporción significativa. La adquisición debe exigir a los proveedores registros de parámetros del proceso de engarzado e informes de ensayos de impulsos.
El objetivo del trazado subterráneo no es “conectar la manguera”, sino mantener la manguera en un estado seguro durante los movimientos repetidos del soporte. El radio de curvatura debe controlarse en seis a ocho veces el diámetro exterior de la manguera o más, prohibiéndose estrictamente el doblez en ángulo agudo. Las mangueras deben fijarse a las estructuras del soporte utilizando abrazaderas mineras ignífugas y antiestáticas a intervalos de 0,5 a 0,8 metros, evitando ataduras con alambre.
En los puntos de articulación del techo, la viga de escudo y las áreas expuestas al impacto de rocas, las mangueras deben equiparse con fundas resistentes al desgaste. La conexión entre el racor y la manguera debe permanecer recta, y la manguera no debe torcerse durante la instalación. Cuando el ángulo es incorrecto, use codos o adaptadores en lugar de forzar la torsión de la manguera. Las mangueras de suministro y retorno deben usar marcas de color diferentes para evitar conexiones erróneas.
Partir de la prevención de fallas permite una adaptación más precisa. Los principales modos de falla de las mangueras para soportes hidráulicos mineros incluyen envejecimiento y agrietamiento del caucho interior, corrosión del alambre de refuerzo, abrasión del caucho exterior y fugas y desprendimiento de racores. Para la falla de la capa interior, confirme la compatibilidad del material de la manguera con el medio de emulsión. Para la corrosión del alambre, concéntrese en la calidad del engarzado y la integridad de la capa exterior. Para la abrasión exterior, controle la fricción mediante fundas y abrazaderas. Para la falla del racor, verifique estrictamente el proceso de engarzado y el rendimiento ante impulsos.
El punto final de la adaptación no es seleccionar una manguera con “parámetros calificados”, sino construir un sistema de tuberías que pueda operar de manera confiable y continua en condiciones de mina. Las normas establecen el mínimo. Las condiciones de operación establecen el límite superior. La calidad de la instalación y el mantenimiento determinan cuánto tiempo el sistema permanece confiable.
Fundada en 2003, Letone Technology se especializa en la producción, I+D y venta de materiales poliméricos, mangueras de caucho, conectores para fluidos y productos de sellado de caucho y plástico. Es un fabricante y proveedor de servicios de mangueras de caucho de alta calidad, reconocido en el sector.
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