Compañía de cemento de Lehigh contrató a Dome Technology para construir un domo de almacenamiento de clínker en Mitchell, Indiana, EE. UU., uno que aumentará la capacidad operativa y llevará a la empresa a la próxima década de negocios.
También es el almacenamiento de clínker más grande del hemisferio occidental y el segundo en el mundo solo superado por una estructura rumana que Dome Technology construyó en 2008.
Este domo para Lehigh Cement, una subsidiaria de Lehigh Hanson, eclipsa a la mayoría de los otros almacenamientos a granel, con 220 pies de diámetro y 160 pies de alto. Su capacidad de almacenamiento alcanza un máximo de 169,000 83 toneladas métricas y tres túneles de recuperación a nivel logran un XNUMX % de recuperación viva.
“Es un proyecto colosal. Es uno de nuestros domos más grandes en cuanto a capacidad de almacenamiento”, dijo Lane Roberts, gerente de ventas de Dome Technology.
El proyecto se centró en el segundo horno más grande de las Américas, una representación precisa del "fuerte crecimiento de Lehigh en los Estados Unidos y nuestro compromiso continuo con nuestros clientes para satisfacer la creciente demanda de un cemento consistente y de alta calidad mientras mejoramos nuestras eficiencias de fabricación". y reducir las emisiones”, dijo Kevin Cove, subdirector de proyectos y gerente civil de Lehigh Cement.
El alcance del trabajo de Dome Technology incluyó la construcción de cúpulas, cimientos profundos, vigas anulares, túneles y entrada a nivel para cargadores frontales. Si bien el tamaño y la sofisticación del domo son impresionantes, simplemente representan un gran objetivo para Lehigh: reducir el impacto ambiental.
Un enfoque verde para los negocios
El proyecto Mitchell fue parte de los esfuerzos de Lehigh Cement para mejorar un sitio existente a 1.2 millas de la cantera, un esfuerzo proactivo para reducir el impacto de las instalaciones en el medio ambiente. Lehigh Hanson ha identificado la sustentabilidad como un valor corporativo y su estrategia para lograrlo se basa en tres pilares: protección ambiental, responsabilidad social y buen gobierno corporativo.
Esa es la vista macro, y el éxito radica en los detalles. Según Cove, el domo Mitchell es lo suficientemente grande como para reemplazar el trabajo que actualmente realizan cinco hornos existentes y antiguos y reducirá las emisiones generales para cumplir y superar los estándares actuales de la EPA. “La cúpula de clínker permite que el clínker se contenga por completo, lo que reduce enormemente las emisiones de partículas o el polvo. El éxito a largo plazo de Lehigh Hanson depende de las prácticas comerciales sostenibles, así como de las relaciones de confianza con nuestros vecinos, socios comerciales y empleados”, dijo.
Además, Lehigh ha desarrollado EcoCemPLC, un cemento de piedra caliza Portland que cumple con los estándares ASTM C595 Tipo IL con más piedra caliza, menos escoria y menos emisiones de CO2 durante la producción. Es un producto nuevo que se fabricará y almacenará en la planta de Mitchell, y para demostrar cuán efectivo puede ser, Lehigh solicitó que se construyera la cúpula con él.
Dome Technology sometió el material a considerables pruebas de campo antes de la construcción y, una vez confiado, el equipo roció 7,000 yardas cúbicas para formar el domo. La aplicación fue perfecta y ECOCemPLC será el material elegido para el futuro de Lehigh. “Queríamos que toda nuestra nueva construcción la usara para mostrar sus capacidades, incluidas aplicaciones especiales como el hormigón proyectado que se usó para la cúpula”, dijo Cove.
Incluso mientras estaba en construcción, el proyecto atrajo la atención del público. Indiana Ready Mixed Concrete Association reconoció el domo Mitchell con un premio de hormigón excepcional, y Tecnología ENR presentó el proyecto, destacando su composición de concreto que reduce la energía y las emisiones para reducir la huella de carbono del concreto.
Gran domo de almacenamiento: un nuevo modelo para Lehigh
El liderazgo de Lehigh tenía en mente la precisión al planificar el proyecto. Sabían que todo su clinker nuevo se canalizaría a través de esta única cúpula, por lo que los conceptos estructurales y mecánicos tenían que ser sólidos. Más específicamente, el asentamiento total debía limitarse a menos de 75 mm y la capacidad de almacenamiento vivo debía ser de un mínimo de 140,000 toneladas métricas.
Una cúpula era un ajuste natural para estos requisitos. Una cúpula se construye con una vida útil ilimitada, y su estructura y geometría de hormigón cuentan con una resistencia inigualable. Los métodos de construcción de domos no requieren armazones interiores, por lo que todo el volumen interior se puede utilizar para sistemas de almacenamiento o recuperación.
Todos los domos ofrecen condiciones ideales para materiales almacenados que requieren un ambiente controlado. La construcción de hormigón sin juntas, junto con una membrana que rodea toda la cúpula, evita la entrada de agua y humedad. La naturaleza aislada de la cúpula reduce el calentamiento y enfriamiento de las paredes y el aire interior, evitando la condensación. La espuma y el concreto controlan la humedad y moderan las fluctuaciones de temperatura generadas externamente.
La resistencia y la geometría de un domo también proporcionan una tolerancia para el asentamiento diferencial. Esas cualidades combinadas con la ingeniería geotécnica y el análisis del sitio aseguran la selección y el desempeño adecuados de la base.
La lista de requisitos de Lehigh requería una conversación enfocada y frecuente con el equipo de Dome Technology. “Los grandes domos de almacenamiento son relativamente nuevos para Lehigh Hanson, por lo que necesitábamos un alto nivel de transparencia con las técnicas de diseño y construcción”, dijo Cove. “Para asegurarnos de minimizar los problemas con nuestro equipo de alimentación y extracción, necesitábamos comprender los asentamientos totales y diferenciales y equilibrar los riesgos con el costo”.
Según Cove, Dome Technology sugirió múltiples opciones basadas en el modelado de elementos finitos “que nos permitieron encontrar una solución rentable que encajaría dentro de las tolerancias de nuestros proveedores de equipos”.
Sistemas y soluciones
Lehigh Cement ha operado el sitio de Mitchell durante años, pero mejorar el almacenamiento fue complicado porque un problema con el nivel freático impidió que los túneles se colocaran bajo tierra. Sin embargo, los túneles construidos a nivel reducirían la capacidad. Entonces, Dome Technology sugirió una nueva idea: se podrían instalar tres túneles a nivel, luego rodearlos con un relleno estructural hasta un pie de la parte superior de los túneles. Luego, el pie superior se cubrió con capas de clinker, y esta capa funciona como el "piso" de la cúpula. Con el domo lleno, la compañía podía esperar un 83 por ciento de recuperación viva a través de 10 tolvas de extracción a los tres túneles, y cualquier clinker que quedara entre los canales serviría como reserva de producto. Lehigh aprobó esta opción porque cumplió con el requisito de capacidad de 169,000 140,000 toneladas métricas y 29,000 XNUMX toneladas métricas vivas, más una reserva de XNUMX XNUMX toneladas.
Una vez que comiencen las operaciones, el clinker se recuperará del domo a los tres túneles que tienen forma elíptica: 15 pies de ancho y 9 pies de alto. Desde allí, se transportará para su procesamiento como polvo de cemento y luego se almacenará en silos de concreto existentes. El cemento terminado se transportará en camiones o por ferrocarril a los clientes.
Colaboración para resolver problemas.
Otro desafío al que se enfrentó Dome Technology fue lograr la capacidad necesaria mientras lidiaba con un ángulo de transportador que no podía cambiar. Los ingenieros determinaron el ángulo máximo para un rendimiento óptimo del transportador, y colocar el domo dentro de esta configuración no brindaría la capacidad que necesitaba Lehigh.
Aumentar el diámetro de la cúpula era la solución obvia, pero inaceptable. “Podríamos haber hecho la huella más grande, pero eso habría aumentado el costo sustancialmente”, dijo Roberts.
En cambio, Dome Technology miró hacia arriba, directamente a la parte superior de la cúpula. La abertura en el ápice se incrementó en tamaño y su bordillo se hizo más alto, extendiéndose desde los dos pies estándar hasta los 10 pies de altura. Esto permitirá que la pila se extienda hasta la casa principal, maximizando el espacio interior y ahorrando mucho dinero a Lehigh. El clinker “puede llegar a la altura del bordillo, lo que les permitió alcanzar el tonelaje”, dijo Roberts. “Esto fue importante para que pudiéramos obtener el ángulo del transportador que se necesitaba y aun así alcanzar el tonelaje”.
Pronto, el domo se llenará por primera vez y Lehigh Cement comenzará a darse cuenta de todos los beneficios para los que se diseñó este sitio.
“Dome Technology se ha desempeñado exactamente como se describe, cumpliendo con sus compromisos y ejecutando exactamente según lo planeado. Todos los aspectos han implicado comunicaciones abiertas y honestas. Estamos completamente satisfechos con la construcción hasta la fecha y ya hemos contratado a Dome Technology para otro proyecto de Lehigh Hanson”, dijo Cove.
Nota del editor: este artículo se publicó en la edición de septiembre de BMHR de Cemento mundial.