Cuando se le acercó una empresa de carbón que necesitaba almacenar carbón en la mina y deseaba recuperar el 100 por ciento del producto sin que el personal ingresara a las instalaciones de almacenamiento, el modelo ideal estaba claro.
A CúpulaSilo eso es 105 pies de diámetro y 150 pies de altura proporcionaría el almacenamiento deseado, y para que las cosas funcionen de manera óptima, se construiría un sistema de tolva completo con chevrones de 25 pies de altura directamente en el domo, eliminando la necesidad de sistemas mecánicos en el interior.
“Esto no requiere personal dentro del domo; no hay ningún mecanismo dentro del domo para entrar y reparar. La idea de que podemos hacerlos realmente altos y delgados aumenta la recuperación en vivo”, dijo el gerente de ventas de Dome Technology, Lane Roberts.
Con tolvas de cheurones en la cúpula, el producto fluye fácilmente por gravedad. Y cuando se diseña con el ángulo óptimo, limpiar la cúpula no es ningún problema, sin mencionar que la probabilidad de envejecimiento en la pila disminuye, ya que el producto es naturalmente el primero en entrar, el primero en salir.
Pero se requirió mucho trabajo entre bastidores antes de decidirse por este modelo personalizado.
Ingeniería la mejor opción
Cuando el cliente preguntó por las tripas óptimas para su almacenamiento de carbón domo, lo primero que hizo el equipo de Dome Technology fue sugerir, en base a la experiencia, el número de túneles que se consideraba mejor, que era tres. Pero el segundo paso fue determinar el ángulo más bajo en el que el producto fluiría correctamente. Este ángulo determinaría el ángulo de los chevrones dentro de la cúpula.
Después de identificar el ángulo de flujo, Dome Technology calculó exactamente cómo la empresa podría ahorrar dinero sin dejar de lograr la recuperación y el almacenamiento que deseaba. El equipo probó diferentes escenarios, cambiando la cantidad de túneles y la cantidad de galones, pero siempre teniendo en cuenta ese ángulo de flujo. Después de calcular los costos de los diferentes modelos, el equipo confiaba en que más túneles costarían menos que más galones.
Los galones no son una instalación barata; cada uno requiere grandes cantidades de hormigón y acero. Aumentar la cantidad de túneles significaría que los chevrones no tendrían que llegar tan alto, lo que reduciría sustancialmente el costo.
“Ejecutamos el modelo, y cuando bajamos a dos túneles de tres, los chevrones se hicieron tan altos y la cantidad de concreto para formar los chevrones se duplicó”, dijo Roberts, agregando un cuarto de millón en materiales de construcción (sin mencionar aumenta la mano de obra).
Volver a la recomendación original de tres túneles también proporcionaría un mayor almacenamiento ya que cuanto más alto sea el cheurón, más espacio consumirá dentro del domo. Los cheurones más cortos liberan espacio para el producto.
Al encontrar el equilibrio perfecto (qué número de túneles complementa mejor el ángulo de cheurón apropiado), empresas como esta pueden lograr el almacenamiento necesario y ahorrar dinero. Es el principio de diseño y construcción en su máxima expresión.
Por qué un sistema de tolva completa funciona bien para el carbón
El sistema de tolva completa proporciona recuperación de tipo primero en entrar, primero en salir, deseable con tipos de carbón propensos a la combustión espontánea. En general, los domos son adecuados para el almacenamiento de carbón. DomeSilos hace posible más almacenamiento dentro de un espacio más pequeño (la instalación está construida, no fuera), por lo que las empresas pueden almacenar más en un espacio más pequeño de lo que permitirían los almacenes o el almacenamiento plano. Y el DomeSilo también protege naturalmente el producto, una cualidad importante cuando se trabaja con carbón volátil.
Lucha contra el fuego
Una forma de minimizar la probabilidad de incendio es seleccionar una opción de almacenamiento a granel que inherentemente resista la deflagración, y ciertas características del domo hacen que el incendio sea menos probable que en otras instalaciones de almacenamiento. La cubierta de hormigón de un domo no es combustible y tiene una baja conductividad térmica, por lo que funciona mejor en grandes incendios que la madera o incluso las contrapartes de acero.
La naturaleza aislada de la cubierta de hormigón, compuesta por aislamiento de espuma de poliuretano y hormigón colocado mediante el método de hormigón proyectado, modera las fluctuaciones de temperatura generadas externamente y, cuanto más constante sea el entorno, más estables serán los productos que, de otro modo, serían volátiles. La naturaleza aislada del domo también reduce el calentamiento y enfriamiento de las paredes y el aire interior, evitando así que se forme condensación e introduzca humedad en el producto, lo que puede resultar en un autocalentamiento.
El domo es hermético, excepto donde se realizan penetraciones, lo que ayuda a contener los gases inertes bombeados en el interior para evitar incendios y minimizar el oxígeno disponible para apoyar los incendios. La estructura sin armazones desalienta la acumulación de polvo, y la doble curvatura ha demostrado en ejemplos del mundo real que una cúpula es estructuralmente estable bajo condiciones extremas de fuego y calor. La estructura en sí puede sobrevivir a un desastre que otros tipos de almacenamiento no podrían y probablemente recompensará a los clientes con ahorros en primas de seguros.
Las características de diseño adicionales son clave para la prevención de incendios. Con un escáner térmico sobre la cinta en el lado receptor de entrada, las cámaras infrarrojas verifican las temperaturas del carbón, mientras están en la cinta, para asegurarse de que ningún producto fuera de las especificaciones entre en el domo. Un cable térmico lineal monitorea si hay fuego en la correa y también examina los rodamientos en caso de que uno esté arrojando chispas; este cable podría detectar un incendio que viaja a lo largo de la correa antes de que llegue al escáner térmico. Este sistema, un producto único para materiales propensos a la combustión, cierra el transporte y alerta a la gerencia de la instalación sobre el incendio. Dependiendo de la configuración, los trabajadores pueden extinguir el fuego o un sistema de extinción de incendios existente se ocupa del problema.
Lidiando con el polvo
Existe una gran cantidad de sistemas de control de polvo en el mercado. Una opción es un sistema de rociado que literalmente rocía carbón con agua para humedecer el polvo y evitar que se disperse por el aire. Debido a que el agua disminuye el valor BTU útil del carbón, este sistema no es popular. Una variación es rociar aceite sobre carbón en lugar de agua; el polvo aún se gestiona, pero los valores útiles de BTU no se reducen, aunque las empresas deben asignar una parte del presupuesto a la compra de aceite mineral o vegetal.
Para recoger el polvo dentro del domo, se prefiere un depurador húmedo porque aspira el polvo a través de un sistema de agua; como está húmedo, el polvo no es tan combustible. El polvo se almacena en un ducto hasta que pueda ser removido de la instalación o destruido. El depurador es una alternativa atractiva a un sistema de cámara de mangas que aspira aire y extrae partículas a través de un filtro de tela, recolectando así el polvo y almacenándolo en una alta concentración donde la posibilidad de combustión sigue siendo real.
Se pueden diseñar sistemas automáticos de recolección de polvo para transportar el polvo neumáticamente a través de una correa a una cámara de combustión. Alternativamente, el polvo se puede recolectar en un contenedor o súper saco para ser transportado.
Hasta ahora, la ventilación de explosión cuadrada y rectangular ha sido la norma en el almacenamiento de productos propensos a la deflagración, pero el equipo de Dome Technology ha sido pionero en un modelo híbrido redondo que se instaló en domos de almacenamiento a granel para dos empresas en 2016.
Los respiraderos de explosión patentados se componen de una red de acero geodésica circular cubierta con la misma tela de PVC utilizada en el proceso de construcción del domo. El panel está anclado al domo con tornillos de alivio de ventilación de explosiones que permanecen seguros durante las cargas muertas, vivas y de viento de diseño. Pero en caso de deflagración, los tornillos sueltan el panel y permiten liberar la presión interna excesiva. El sistema es estanco y cumple con las cargas de diseño operativas requeridas.
Cuando ocurre una explosión, la tela acepta la carga y la transfiere uniformemente alrededor de la circunferencia del anillo.
Preservar la integridad del producto y el medio ambiente
La protección comienza con la cúpula misma. Cada domo incluye una membrana de PVC y una capa de aislamiento, y estas características aseguran que el carbón almacenado mantendrá su poder calorífico al mantenerse seco. La naturaleza aislada de DomeSilo también evita el calentamiento y enfriamiento de las paredes y el aire del interior, impidiendo la condensación que podría contribuir a la combustión espontánea.
Dado que los domos se construyen sin el uso de soportes interiores, la acumulación de polvo en las estructuras no es una preocupación. Las explosiones secundarias, del tipo que se produce cuando las explosiones iniciales sacuden el polvo de carbón acumulado, son menos probables porque las cúpulas sin soporte no tienen repisas para que se acumule el polvo.
La gestión del polvo de carbón es esencial para proteger el medio ambiente y, una vez más, el domo proporciona la primera línea de defensa. Sellado y sin costuras, el polvo está contenido en el interior y no puede filtrarse al agua subterránea.
Recuperación y almacenamiento de carbón: la flexibilidad viene de serie
Aunque un domo redondo es predecible y más popular, los domos de forma elíptica también pueden funcionar en sitios angostos. Para un proyecto, Dome Technology propone una cúpula de forma elíptica ubicada en un puerto para alcanzar la capacidad deseada y adaptarse al espacio disponible. La cúpula tendría 300 pies de largo y 200 pies de ancho y 80 pies desde el nivel del suelo hasta la parte superior de la cúpula. Tres puntos de llenado se alinearían en la parte superior de la cubierta del domo con una cadena de arrastre y un cargador frontal que proporcionaría recuperación. Dado que una cúpula elíptica como esta no es perfectamente redonda y, por lo tanto, no distribuirá las cargas de manera uniforme, los ingenieros diseñarán la estructura para soportar las cargas anticipadas, dijo Roberts.
Durante más de cuatro décadas, Dome Technology ha estado construyendo instalaciones eficientes con sistemas inteligentes que gestionan el polvo y monitorean el producto almacenado, reduciendo la posibilidad de error humano o descuido. Las empresas que trabajan con la tecnología Dome pueden disfrutar de la tranquilidad de saber que su carbón está protegido por una cúpula resistente y resistente.
Por Rebecca Long Pyper para Dome Technology
Nota del editor: este artículo se publicó en la edición de mayo/junio de 2020 de carbón mundial.