Quando abordado por uma empresa de carvão que precisava armazenar carvão na mina e desejava recuperar 100% do produto sem que o pessoal entrasse na instalação de armazenamento, o modelo ideal era claro.
A CúpulaSilo que tem 105 pés de diâmetro e 150 pés de altura forneceriam o armazenamento desejado e, para que as coisas funcionassem de maneira ideal, um sistema de tremonha completo com chevrons de 25 pés de altura seria construído diretamente na cúpula, eliminando a necessidade de sistemas mecânicos internos.
“Isso não requer nenhum pessoal dentro da cúpula – não há nenhum mecanismo dentro da cúpula para entrar e consertar. A ideia de que podemos torná-los realmente altos e magros aumenta a recuperação ao vivo”, disse Lane Roberts, gerente de vendas da Dome Technology.
Com funis chevrons na cúpula, o produto flui facilmente por gravidade. E quando projetado para o ângulo ideal, a limpeza da cúpula não é problema algum, sem mencionar que a probabilidade de envelhecimento na pilha diminui, pois o produto é naturalmente o primeiro a entrar, o primeiro a sair.
Mas muito trabalho nos bastidores foi necessário antes de se decidir por esse modelo personalizado.
Engenharia a melhor opção
Quando o cliente perguntou sobre a coragem ideal para o seu armazenamento de carvão Dome, a primeira coisa que a equipe da Dome Technology fez foi sugerir, com base na experiência, o número de túneis considerado o melhor, que era três. Mas o segundo passo foi determinar o ângulo mais baixo no qual o produto fluiria adequadamente. Este ângulo determinaria o ângulo de divisas dentro da cúpula.
Depois de identificar o ângulo de fluxo, a Dome Technology calculou exatamente como a empresa poderia economizar dinheiro enquanto ainda alcançava a recuperação e o armazenamento desejados. A equipe testou diferentes cenários, alterando o número de túneis e o número de divisas, mas sempre mantendo esse ângulo de fluxo em mente. Depois de calcular os custos dos diferentes modelos, a equipe estava confiante de que mais túneis custariam menos do que mais divisas.
Chevrons não são uma instalação barata; cada um requer grandes quantidades de concreto e aço. Aumentar o número de túneis significaria que os chevrons não teriam que chegar tão alto, reduzindo substancialmente esse custo.
“Nós rodamos o modelo e, quando descemos de três para dois túneis, os chevrons ficaram tão altos e a quantidade de concreto para formar os chevrons dobrou”, disse Roberts, acrescentando um quarto de milhão em materiais de construção (sem mencionar trabalho aumenta).
Retornar à recomendação original de três túneis também proporcionaria maior armazenamento, pois quanto mais alto o chevron, mais espaço ele consome dentro da cúpula. Os chevrons mais curtos liberam espaço para o produto.
Ao encontrar o equilíbrio perfeito - qual número de túneis melhor complementa o ângulo chevron apropriado - empresas como essa podem obter o armazenamento necessário e economizar dinheiro. É o princípio do design-construção no seu melhor.
Por que um sistema full-hopper funciona bem para carvão
O sistema de tremonha cheia oferece recuperação de primeira a entrar, a primeira a sair desejável com tipos de carvão propensos à combustão espontânea. Em geral, as cúpulas são adequadas para armazenamento de carvão. Os DomeSilos possibilitam mais armazenamento em um espaço menor – a instalação é construída, não externa – para que as empresas possam armazenar mais em um espaço menor do que os armazéns ou armazenamento plano permitiriam. E o DomeSilo também protege naturalmente o produto – uma qualidade importante ao trabalhar com carvão volátil.
Combate ao fogo
Uma maneira de minimizar a probabilidade de incêndio é selecionar uma opção de armazenamento a granel que resista inerentemente à deflagração, e certas características da cúpula tornam o incêndio menos provável do que em outras instalações de armazenamento. A casca de concreto de uma cúpula é incombustível e tem baixa condutividade térmica, tendo um desempenho melhor em grandes incêndios do que madeira ou mesmo aço.
A natureza isolada do invólucro de concreto, composto de espuma de poliuretano e concreto colocado usando o método de concreto projetado, modera as flutuações de temperatura geradas externamente e, quanto mais constante um ambiente, mais estáveis serão os produtos voláteis. A natureza isolada da cúpula também reduz o aquecimento e resfriamento das paredes e do ar interno, evitando assim a formação de condensação e a introdução de umidade no produto, o que pode resultar em autoaquecimento.
A cúpula é hermética, exceto onde são feitas penetrações, auxiliando na contenção de gases inertes bombeados para dentro para impedir incêndios e minimizar o oxigênio disponível para apoiar incêndios. A estrutura sem treliça desencoraja o acúmulo de poeira, e a curvatura dupla provou em exemplos do mundo real que uma cúpula é estruturalmente estável sob condições extremas de fogo e calor. A própria estrutura pode sobreviver a um desastre que outros tipos de armazenamento não podem e provavelmente recompensarão os clientes com economias de prêmio de seguro.
Recursos de design adicionais são fundamentais para a prevenção de incêndios. Com um scanner térmico sobre a esteira no lado receptor de entrada, as câmeras infravermelhas verificam as temperaturas no carvão, enquanto estão na esteira, para garantir que nenhum produto fora das especificações entre na cúpula. Um cabo de aquecimento linear monitora o fogo na correia, examinando também os rolamentos caso haja faíscas; este cabo pode detectar um incêndio percorrendo o comprimento da correia antes de atingir o scanner térmico. Um produto exclusivo para materiais propensos à combustão, este sistema desliga o transporte e alerta o gerenciamento da instalação sobre o incêndio. Dependendo da configuração, os trabalhadores podem extinguir o incêndio ou um sistema de supressão de incêndio existente resolve o problema.
Lidando com poeira
Uma série de sistemas de controle de poeira existe no mercado. Uma opção é um sistema de pulverização que literalmente borrifa carvão com água para molhar a poeira, evitando que ela seja transportada pelo ar. Como a água diminui o valor útil de BTU do carvão, esse sistema não é popular. Uma variação é borrifar óleo no carvão em vez de água; a poeira ainda é gerenciada, mas os valores de BTU úteis não são reduzidos – embora as empresas devam destinar uma parte do orçamento para a compra de óleo mineral ou vegetal.
Para coletar a poeira dentro da cúpula, é preferível usar um purificador úmido, pois aspira a poeira através de um sistema de água; uma vez que está molhado, o pó não é tão combustível. A poeira é armazenada em um duto até que possa ser removida da instalação ou destruída. O purificador é uma alternativa atraente para um sistema de mangas que suga o ar e puxa as partículas através de um filtro de tecido, coletando poeira e armazenando-a em alta concentração onde a chance de combustão ainda é real.
Os sistemas automáticos de coleta de poeira podem ser projetados para transportar a poeira pneumaticamente por meio de uma esteira para um incinerador. Alternativamente, a poeira pode ser coletada em uma lixeira ou supersaco para ser transportada.
Até agora, a ventilação de explosão quadrada e retangular era a norma no armazenamento de produtos propensos à deflagração, mas a equipe da Dome Technology foi pioneira em um modelo híbrido redondo que foi instalado em cúpulas de armazenamento a granel para duas empresas em 2016.
As aberturas de explosão proprietárias são compostas por uma treliça de aço geodésica circular coberta com o mesmo tecido de PVC usado no processo de construção da cúpula. O painel é ancorado à cúpula com parafusos de alívio de ventilação que permanecem seguros durante as cargas mortas, vivas e de vento do projeto. Mas no caso de um evento de deflagração, os parafusos liberam o painel e permitem a liberação da pressão interna excessiva. O sistema é estanque e atende às cargas de projeto operacionais exigidas.
Quando ocorre uma explosão, o tecido aceita a carga e a transfere uniformemente ao redor da circunferência do anel.
Preservando a integridade do produto e o meio ambiente
A proteção começa com a própria cúpula. Cada cúpula inclui uma membrana de PVC e uma camada de isolamento, e esses recursos garantem que o carvão armazenado mantenha seu poder calorífico mantendo-se seco. A natureza isolada do DomeSilo também evita o aquecimento e resfriamento das paredes e do ar interno, impedindo a condensação que poderia contribuir para a combustão espontânea.
Como as cúpulas são construídas sem o uso de suportes internos, o acúmulo de poeira nas treliças não é uma preocupação. Explosões secundárias – do tipo causado quando as explosões iniciais soltam poeira de carvão acumulada – são menos prováveis porque as cúpulas sem suporte não têm bordas para o acúmulo de poeira.
Gerenciar o pó de carvão é essencial para proteger o meio ambiente e, novamente, a cúpula fornece a primeira linha de defesa. Selado e sem costura, a poeira está contida no interior e não pode ser drenada para as águas subterrâneas.
Recuperação e armazenamento de carvão: a flexibilidade é padrão
Embora uma cúpula redonda seja previsível e mais popular, as cúpulas de formato elíptico também podem funcionar em locais estreitos. Para um projeto, a Dome Technology está propondo uma cúpula em formato elíptico localizada em uma porta para atingir a capacidade desejada e se adequar ao espaço disponível. A cúpula teria 300 pés de comprimento e 200 pés de largura e 80 pés do nível do solo até o topo da cúpula. Três pontos de enchimento alinhariam a parte superior da cúpula com uma corrente de arrasto e um carregador frontal fornecendo recuperação. Como uma cúpula elíptica como essa não é perfeitamente redonda e, portanto, não distribui as cargas uniformemente, os engenheiros projetarão a estrutura para suportar as cargas previstas, disse Roberts.
Por mais de quatro décadas, a Dome Technology vem construindo instalações eficientes com sistemas inteligentes que gerenciam a poeira e monitoram o produto armazenado, reduzindo a possibilidade de erro humano ou supervisão. As empresas que trabalham com a tecnologia Dome podem ficar tranquilas sabendo que seu carvão está protegido por uma cúpula resistente e resistente.
Por Rebecca Long Pyper para Tecnologia Dome
Nota do editor: Este artigo foi publicado na edição de maio/junho de 2020 da Carvão Mundial.