Durabilidade. Sistemas de fundação inovadores. Mais armazenamento em um espaço menor. E carregamento e descarregamento de produtos mais simples. Esses benefícios têm atraído carvão, cobre, calcário, molibdênio, potássio, bentonita e outros mineração empresas a escolher armazenamento em domo por décadas. E com sistemas cada vez mais sofisticados, as empresas que selecionam uma cúpula também investem em longevidade.
Duas opções de armazenamento a granel dominam o setor de mineração hoje: cúpulas e armazenamento plano (armazéns). Ao escolher uma instalação de armazenamento, as empresas devem considerar a capacidade necessária, as condições do local, os requisitos do produto armazenado e os recursos incorporados nas duas opções.
Requisitos de espaço e capacidade de armazenamento
As primeiras cúpulas da Tecnologia Dome eram hemisféricas - exigiam uma grande área de cobertura e seu diâmetro era maior que sua altura. Este modelo ainda é a melhor opção para armazenamento de mineração, melhor onde a capacidade é rei e a terra é barata.
As cúpulas armazenam um grande volume em um espaço menor, empilhando o produto mais profundamente e ocupando menos propriedade no local. Embora alguns clientes exijam de três a cinco armazéns para armazenar produtos, uma única cúpula provavelmente acomodará a mesma quantidade de material. A curvatura dupla de uma cúpula se presta à capacidade de construir, em vez de para fora, e a curva fornece força em todos os pontos da estrutura. Como as cúpulas são estruturas monolíticas, quaisquer forças que interagem com a cúpula são distribuídas uniformemente pela casca, em vez de serem concentradas em áreas fracas, como cantos ou juntas. Isso dá à cúpula um ciclo de vida mais longo do que uma estrutura de aço. Além disso, a capacidade da cúpula de sustentar grandes cargas no ápice significa amplo suporte para cabeçotes, transportadores de enchimento e sistemas de coleta de poeira.
O armazenamento plano em geral requer uma área maior, pois o produto geralmente é empilhado com no máximo 20 a 30 metros de profundidade. Os clientes podem esperar que um armazém utilize de 100 a 150 por cento mais área do que uma cúpula com uma quantidade semelhante de produto. É claro que cada dome é planejado com o produto armazenado em mente e maximizado para capacidade ideal e proteção do produto.
Estudo de caso: Climax Molibdênio
Clímax Molibdênio precisava de amplo armazenamento em sua mina de Leadville, Colorado, mas havia um problema: para tornar esse projeto economicamente viável, a nova estrutura precisava utilizar um sistema de transporte existente e ser robusta o suficiente para suportar o peso do transportador, headhouse e a queda de neve esperada .
Depois de considerar seriamente outro tipo de cúpula, uma cúpula monolítica de concreto da Dome Technology foi selecionada. Uma cúpula capaz de armazenar 130,000 toneladas métricas foi construída para acomodar um sistema de transporte existente, que foi remontado para alimentar diretamente no ápice.
A economia de custos, então, foi dupla: o cliente reutilizou um sistema de transporte existente e sistemas de suporte caros adicionais não foram necessários para compartilhar a carga. “A utilização do equipamento existente gerou uma tremenda economia para o cliente”, disse o gerente de operações da Dome Technology, Brent Hardy.
A força da cúpula oferecia outra vantagem. Com sua localização em um clima de neve, a estrutura foi projetada para superar uma carga de neve de 5.27 kN/m2 (110 PSF) enquanto suportava a carga mecânica do ápice. Um tipo diferente de instalação de armazenamento de espaço livre e sem colunas não poderia suportar uma carga semelhante por conta própria.
“É muito difícil encontrar um edifício de armazenamento que possa suportar o peso da carga de neve e da carga do transportador ao mesmo tempo, mas a cúpula pode fazer isso”, disse o vice-presidente de operações da Dome Technology, Dan South.
O projeto veio com outros desafios também. A uma altitude acima de 3,353 metros (11,000 pés), as condições climáticas adequadas para a construção durariam apenas quatro meses do ano; uma vez que o rápido processo de construção de uma cúpula é ideal para uma construção rápida, os gerentes de projeto e as equipes maximizaram os dias de trabalho para agilizar a construção e concluir o trabalho dentro do tempo viável.
O controle de poeira era outra preocupação, e os recursos de armazenamento contínuos da cúpula conteriam facilmente o produto, reduzindo a poeira em todo o local e minimizando o impacto ambiental.
Fundações
O armazenamento plano geralmente é construído com paredes de concreto cobertas com uma estrutura de madeira ou aço. Como o armazenamento plano é construído com materiais diferentes, qualquer assentamento diferencial fará com que as “peças” se separem. Muitas vezes é necessária uma fundação profunda, a menos que a estrutura seja construída em terra firme.
À medida que os engenheiros de cúpula se tornaram mais experientes, as opções de fundação aumentaram. A resistência e a geometria de uma cúpula fornecem uma tolerância para assentamento diferencial – uma consideração importante para materiais pesados.
A engenharia geotécnica e a análise do local garantem o desempenho adequado da fundação. Em contraste com um armazenamento plano, a cúpula é continuamente apoiada pela fundação do anel; como resultado, alguns assentamentos diferenciais não afetam adversamente a estrutura, onde alguns assentamentos diferenciais em um armazenamento plano geralmente não são aceitáveis.
Em uma cúpula, às vezes um ringbeam é o único sistema de fundação necessário, e os clientes podem economizar milhões quando a fundação profunda de uma cúpula é reduzida ou eliminada. Mas quando é necessária mais estabilidade, as empresas têm opções:
- Para locais com condições de solo preferíveis ou aceitáveis, uma viga circular fornece uma alternativa de fundação rasa. Onde aplicável, a profundidade do gelo determinará a profundidade do anel, mas geralmente o anel é colocado de dois a quatro pés no solo.
- Para locais onde o topo de seis a oito pés de terreno é de material abaixo do ideal, as equipes escavam o material, substituindo-o por preenchimento estrutural controlado. Este modelo permite algum assentamento, mas o valor estará dentro dos parâmetros toleráveis para uma cúpula.
- Quando os 15 a 50 pés superiores do solo são questionáveis, as colunas de pedra costumam ser uma opção. Primeiro, as equipes usam um trado para remover a terra em um buraco de cerca de 30 polegadas de diâmetro até que uma camada mais estável e com solo seja alcançada. A rocha então preenche o buraco e é compactada, aumentando a rigidez do solo abaixo da cúpula.
Quando são necessárias fundações mais profundas, outros sistemas estão disponíveis. A equipe de engenharia da Dome Technology pode identificar as soluções com maior probabilidade de funcionar para um projeto.
Por Rebecca Long Pyper para Tecnologia Dome
Nota do editor: O texto anterior é um trecho de um artigo publicado na edição de setembro de 2021 da Revisão Global de Mineração.