Armazenamento encontra sofisticação: Lehigh Cement faz parceria com a Dome Technology para construir o segundo maior armazenamento de clínquer do mundo

Companhia de Cimento Lehigh contratou a Dome Technology para construir uma cúpula de armazenamento de clínquer em Mitchell, Indiana, EUA, que aumentará a capacidade operacional e levará a empresa para a próxima década de negócios.

É também o maior armazenamento de clínquer do Hemisfério Ocidental e o segundo do mundo apenas para uma estrutura romena Dome Technology construída em 2008.

Esta cúpula para Lehigh Cement, uma subsidiária da Lehigh Hanson, supera a maioria dos outros armazenamentos a granel, com 220 pés de diâmetro e 160 pés de altura. Sua capacidade de armazenamento atinge o máximo de 169,000 toneladas métricas, e três túneis de recuperação no nível atingem 83% de recuperação ao vivo.

“É um projeto colossal. É uma das nossas maiores cúpulas em termos de capacidade de armazenamento”, disse Lane Roberts, gerente de vendas da Dome Technology.

O projeto foi centrado em torno do segundo maior forno das Américas - uma representação precisa do “forte crescimento da Lehigh nos Estados Unidos e nosso compromisso contínuo com nossos clientes para atender à crescente demanda por um cimento consistente e de alta qualidade, melhorando nossas eficiências de fabricação e reduzindo as emissões”, disse o vice-diretor de projeto e gerente civil da Lehigh Cement, Kevin Cove.

O escopo de trabalho da Dome Technology incluiu a construção de cúpulas, fundações profundas, vigas circulares, túneis e entrada em nível para carregadeiras frontais. Embora o tamanho e a sofisticação da cúpula sejam impressionantes, eles simplesmente representam um grande objetivo para a Lehigh: reduzir o impacto ambiental.

Lehigh Cimento Mitchell

Uma abordagem verde para os negócios

O projeto Mitchell fez parte dos esforços da Lehigh Cement para atualizar um local existente a 1.2 km da pedreira, um esforço proativo para reduzir o impacto da instalação no meio ambiente. A Lehigh Hanson identificou a sustentabilidade como um valor corporativo e sua estratégia para alcançá-la é baseada em três pilares: proteção ambiental, responsabilidade social e boa governança corporativa.

Essa é a visão macro, e o sucesso está nos detalhes. De acordo com Cove, a cúpula de Mitchell é grande o suficiente para substituir o trabalho atualmente fornecido por cinco fornos existentes - e antigos - e reduzirá as emissões gerais para atender e exceder os padrões atuais da EPA. “A cúpula de clínquer permite que o clínquer seja completamente contido, reduzindo enormemente as emissões de partículas ou poeira. O sucesso de longo prazo da Lehigh Hanson depende de práticas de negócios sustentáveis, bem como de relações de confiança com nossos vizinhos, parceiros de negócios e funcionários”, disse ele.

Além disso, a Lehigh desenvolveu o EcoCemPLC, um cimento de calcário Portland que atende aos padrões ASTM C595 Tipo IL com mais calcário, menos clínquer e menos emissões de CO2 durante a produção. É um novo produto que será fabricado e armazenado na fábrica de Mitchell e, para provar o quão eficaz pode ser, Lehigh solicitou que a cúpula fosse construída com ele.

A Dome Technology colocou o material em testes de campo consideráveis ​​antes da construção e, uma vez confiante, a equipe pulverizou 7,000 jardas cúbicas para formar a cúpula. A aplicação foi perfeita e o ECOCemPLC será o material de escolha para o futuro da Lehigh. “Queríamos que toda a nossa nova construção a usasse para mostrar suas capacidades, incluindo aplicações especiais, como concreto projetado que foi usado para a cúpula”, disse Cove.

Mesmo em construção, o projeto chamou a atenção do público. A Indiana Ready Mixed Concrete Association reconheceu a cúpula de Mitchell com um excelente prêmio de concreto, e Tecnologia ENR apresentou o projeto, destacando sua composição de concreto que reduz energia e emissões para uma pegada de carbono de concreto reduzida.

Armazenamento em cúpula grande: um novo modelo para Lehigh

A liderança de Lehigh tinha precisão em mente ao planejar o projeto. Eles sabiam que todo o seu novo clínquer seria canalizado através desta cúpula única, então os conceitos estruturais e mecânicos tinham que ser robustos. Mais especificamente, o assentamento total teve que ser limitado a menos de 75 mm e a capacidade de armazenamento vivo deve ser de no mínimo 140,000 toneladas métricas.

Uma cúpula era um ajuste natural para esses requisitos. Uma cúpula é construída com uma vida útil ilimitada, e sua estrutura e geometria de concreto possuem resistência incomparável. Os métodos de construção de cúpulas não requerem treliças internas, de modo que todo o volume interno pode ser utilizado para sistemas de armazenamento ou recuperação.

Todas as cúpulas oferecem condições ideais para materiais armazenados que requerem um ambiente controlado. A construção de concreto sem costura, acoplada a uma membrana que envolve toda a cúpula, evita a entrada de água e umidade. A natureza isolada da cúpula reduz o aquecimento e resfriamento das paredes e do ar interno, evitando a condensação. A espuma e o concreto controlam a umidade e as flutuações moderadas de temperatura geradas externamente.

A resistência e a geometria de uma cúpula também fornecem uma tolerância para assentamento diferencial. Essas qualidades combinadas com engenharia geotécnica e análise do local garantem a seleção e o desempenho adequados da fundação.

A lista de obrigações de Lehigh exigia conversas frequentes e focadas com a equipe de Tecnologia Dome. “Grandes cúpulas de armazenamento são relativamente novas para Lehigh Hanson, por isso exigimos um alto nível de transparência com as técnicas de design e construção”, disse Cove. “Para garantir que minimizemos os problemas com nosso equipamento de alimentação e retirada, precisávamos entender os acordos totais e diferenciais e equilibrar os riscos com o custo.”

De acordo com Cove, a Dome Technology sugeriu várias opções com base na modelagem de elementos finitos “que nos permitiu encontrar uma solução econômica que se encaixasse nas tolerâncias de nossos fornecedores de equipamentos”.

Sistemas e soluções

A Lehigh Cement opera o site de Mitchell há anos, mas atualizar o armazenamento foi complicado porque um problema de lençol freático impediu que os túneis fossem colocados no subsolo. No entanto, os túneis construídos no nível reduziriam a capacidade. Assim, a Dome Technology sugeriu uma nova ideia: três túneis podem ser instalados no nível e, em seguida, cercados por aterro estrutural a menos de 83 centímetros do topo dos túneis. O pé superior foi então coberto com clínquer, e essa camada funciona como o “piso” da cúpula. Com a cúpula cheia, a empresa poderia esperar 10% de recuperação ao vivo através de 169,000 funis de rebaixamento para os três túneis, e qualquer clínquer que permanecesse entre as calhas serviria como reserva de produto. A Lehigh aprovou esta opção porque atendeu ao requisito de capacidade para 140,000 toneladas métricas e 29,000 toneladas métricas vivas, além de uma reserva de XNUMX toneladas.

Assim que as operações começarem, o clínquer será recuperado da cúpula para os três túneis de forma elíptica – 15 pés de largura e 9 pés de altura. A partir daí, será encaminhado para processamento como pó de cimento, depois armazenado em silos de concreto existentes. O cimento acabado será transportado por caminhão ou por trilhos para os clientes.

Colaboração para resolver problemas

Outro desafio que a Dome Technology enfrentou foi alcançar a capacidade necessária ao lidar com um ângulo do transportador que não podia mudar. Os engenheiros determinaram o ângulo máximo para o desempenho ideal do transportador, e encaixar a cúpula nessa configuração não forneceria a capacidade de que Lehigh precisava.

Aumentar o diâmetro da cúpula era a solução óbvia, mas inaceitável. “Poderíamos ter aumentado a pegada, mas isso aumentaria substancialmente o custo”, disse Roberts.

Em vez disso, a Dome Technology olhou para cima – direto para o topo da cúpula. A abertura no ápice foi aumentada em tamanho, e seu meio-fio foi feito mais alto, estendendo-se do padrão de 10 centímetros a XNUMX metros de altura. Isso permitirá que a pilha se estenda até o headhouse, maximizando o espaço interior e economizando muito dinheiro para Lehigh. O clínquer “pode atingir a altura do meio-fio, o que lhes permitiu atingir a tonelagem”, disse Roberts. “Isso foi importante para que pudéssemos obter o ângulo do transportador que era necessário, mas ainda assim alcançar a tonelagem.”

Em breve a cúpula será preenchida pela primeira vez, e a Lehigh Cement começará a perceber todos os benefícios que este local foi projetado para oferecer.

“A Dome Technology teve um desempenho exatamente como descrito, cumprindo seus compromissos e executando exatamente como planejado. Todos os aspectos envolveram comunicações abertas e honestas. Estamos completamente satisfeitos com a construção até o momento e já contratamos a Dome Technology para outro projeto da Lehigh Hanson”, disse Cove.

Nota do editor: Este artigo foi publicado na edição de setembro da BMHR da Cimento Mundial.