Durabilidad. Sistemas de cimentación innovadores. Más almacenamiento en un espacio más pequeño. Y carga y descarga de productos más sencilla. Estos beneficios han sido atractivos para el carbón, el cobre, la caliza, el molibdeno, la potasa, la bentonita y otros minería empresas para elegir el almacenamiento de cúpula durante décadas. Y con los sistemas aumentando en sofisticación todo el tiempo, las empresas que seleccionan un domo también invierten en longevidad.
Dos opciones de almacenamiento a granel dominan la industria minera en la actualidad: domos y almacenamiento plano (almacenes). Al elegir una instalación de almacenamiento, las empresas deben considerar la capacidad necesaria, las condiciones del sitio, los requisitos del producto almacenado y las características integradas en las dos opciones.
Requisitos de espacio y capacidad de almacenamiento
Los primeros domos de Dome Technology eran hemisféricos: requerían una huella grande y su diámetro era mayor que su altura. Este modelo sigue siendo la opción preferida para el almacenamiento de minería, mejor donde la capacidad es el rey y la tierra es económica.
Los domos almacenan un gran volumen en un espacio más pequeño, apilando el producto a mayor profundidad y ocupando menos propiedad en el sitio. Mientras que algunos clientes requieren de tres a cinco almacenes para almacenar el producto, una sola cúpula probablemente acomodará la misma cantidad de material. La doble curvatura de una cúpula se presta a la capacidad de construir, en lugar de hacia afuera, y la curva proporciona fuerza en todos los puntos de la estructura. Debido a que los domos son estructuras monolíticas, cualquier fuerza que interactúe con el domo se distribuye uniformemente a través del caparazón en lugar de concentrarse en áreas débiles como esquinas o juntas. Esto le da al domo un ciclo de vida más largo que una estructura de acero. Además, la capacidad del domo para sostener grandes cargas en el ápice significa un amplio apoyo para las casas principales, los transportadores de llenado y los sistemas de recolección de polvo.
El almacenamiento plano en general requiere un espacio más grande ya que el producto generalmente se apila a una profundidad máxima de 20 a 30 metros. Los clientes pueden esperar que un almacén utilice entre un 100 y un 150 por ciento más de área que un domo que contiene una cantidad similar de producto. Por supuesto, cada domo se planifica teniendo en cuenta el producto almacenado y se maximiza para lograr una capacidad y una protección del producto óptimas.
Estudio de caso: Climax Molybdenum
Climax Molibdeno necesitaba un amplio espacio de almacenamiento en su mina de Leadville, Colorado, pero había un problema: para que este proyecto fuera económicamente factible, la nueva estructura tenía que utilizar un sistema transportador existente y ser lo suficientemente resistente para soportar el peso del transportador, la casa principal y las nevadas esperadas .
Después de considerar seriamente otro tipo de cúpula, se seleccionó una cúpula monolítica de hormigón de Dome Technology. Se construyó un domo capaz de almacenar 130,000 toneladas métricas para acomodar un sistema transportador existente, que se volvió a ensamblar para alimentar directamente al vértice.
Los ahorros de costos, entonces, fueron dobles: el cliente reutilizó un sistema transportador existente y no se requirieron costosos sistemas de soporte adicionales para compartir la carga. “Utilizar el equipo existente produjo enormes ahorros para el cliente”, dijo el gerente de operaciones de Dome Technology, Brent Hardy.
La fuerza de la cúpula proporcionó otra ventaja. Con su ubicación en un clima nevado, la estructura fue diseñada para superar una carga de nieve de 5.27 kN/m2 (110 PSF) mientras soporta la carga mecánica máxima. Un tipo diferente de instalación de almacenamiento de espacio libre y sin columnas no podría soportar una carga similar por sí solo.
“Es muy difícil encontrar un edificio de almacenamiento que pueda soportar el peso de la carga de nieve y la carga del transportador al mismo tiempo, pero el domo puede lograrlo”, dijo el vicepresidente de operaciones de Dome Technology, Dan South.
El proyecto vino con otros desafíos también. A una altura superior a los 3,353 metros (11,000 pies), las condiciones climáticas adecuadas para la construcción durarían solo cuatro meses al año; dado que el rápido proceso de construcción de un domo es ideal para una construcción rápida, los gerentes de proyecto y las cuadrillas maximizaron los días de trabajo para acelerar la construcción y completar el trabajo dentro de la cantidad de tiempo laborable.
El control del polvo era otra preocupación, y las capacidades de almacenamiento continuo del domo contendrían fácilmente el producto, reduciendo el polvo en todo el sitio y minimizando el impacto ambiental.
Fundamentos
El almacenamiento plano a menudo se construye con un muro de hormigón rematado con una estructura de madera o acero. Debido a que el almacenamiento plano está construido con diferentes materiales, cualquier asentamiento diferencial hará que las "piezas" se separen. A menudo es necesaria una base profunda a menos que la estructura se construya sobre suelo firme.
A medida que los ingenieros de domos se han vuelto más inteligentes, las opciones de cimentación han aumentado. La resistencia y la geometría de un domo proporcionan una tolerancia para el asentamiento diferencial, una consideración importante para los materiales pesados.
La ingeniería geotécnica y el análisis del sitio aseguran el desempeño adecuado de los cimientos. A diferencia de un almacenamiento plano, la cúpula está sostenida continuamente por la base del anillo; como resultado, algún asentamiento diferencial no afecta negativamente a la estructura, mientras que algún asentamiento diferencial en un almacenamiento plano generalmente no es aceptable.
En un domo, a veces una viga en anillo es el único sistema de cimentación necesario, y los clientes pueden ahorrar millones cuando se reduce o elimina la cimentación profunda de un domo. Pero cuando se requiere más estabilidad, las empresas tienen opciones:
- Para sitios con condiciones de suelo preferibles o aceptables, una viga de anillo proporciona una alternativa de cimentación poco profunda. Cuando corresponda, la profundidad de la escarcha determinará la profundidad de la viga circular, pero por lo general la viga circular se coloca de dos a cuatro pies en el suelo.
- Para sitios donde los seis a ocho pies superiores del suelo son de material menos que ideal, las cuadrillas excavan el material, reemplazándolo con relleno estructural controlado. Este modelo permite algún asentamiento, pero la cantidad estará dentro de los parámetros tolerables para un domo.
- Cuando los 15 a 50 pies superiores del suelo son cuestionables, las columnas de piedra son a menudo una opción. Primero, las cuadrillas usan una barrena para remover la tierra en un agujero de aproximadamente 30 pulgadas de diámetro hasta que se alcanza una capa de suelo más estable. Luego, la roca llena el agujero y se compacta, lo que aumenta la rigidez del suelo debajo del domo.
Cuando se requieren cimientos más profundos, hay otros sistemas disponibles. El equipo de ingeniería de Dome Technology puede identificar las soluciones que tienen más probabilidades de funcionar para un proyecto.
Por Rebecca Long Pyper para Dome Technology
Nota del editor: Lo anterior es un extracto de un artículo publicado en la edición de septiembre de 2021 de Revisión de minería global.