Estudo de Caso da Cobertura das Instalações para Filtro da Mina Spence: Domo de Mineração em Arco no Deserto do Atacama

No Deserto do Atacama, no norte do Chile, uma planta de processamento de filtros opera sob um domo de mineração de perfil baixo que deve funcionar em uma das regiões mais áridas do planeta. Concluído em 2020 a uma altitude de 1.750 metros acima do nível do mar, este domo industrial projetado sob medida protege infraestrutura crítica enquanto atende a exigências estruturais e sísmicas rigorosas.

O escopo do projeto foi além do fornecimento da cobertura. Incluiu engenharia estrutural completa, certificação sísmica, desenhos detalhados de projeto, fabricação de todos os componentes em aço, sistemas de cobertura, envio ao local e supervisão de instalação em campo. O resultado é uma estrutura em arco que combina a eficiência da estrutura espacial com a robustez necessária para uma estrutura de ambiente extremo em operação ativa de mineração.

Este estudo demonstra como os domos de mineração da Triodetic podem ser adaptados a instalações de processamento de filtros em regiões desérticas remotas, onde confiabilidade e construtibilidade são tão essenciais quanto geometria e análise estrutural.

A cobertura da planta de filtros baseia-se em planta retangular de 60 metros por 80 metros, com paredes perimetrais em concreto armado de 3 metros de altura formando o anel de apoio. Acima dessa base, a cobertura é uma estrutura em arco de dupla curvatura projetada com geometria Schwedler. Essa configuração proporciona rigidez semelhante à de um sistema tipo domo, adaptando-se ao layout retangular do processo abaixo.

Com flecha de apenas 16,5 metros, o domo mantém perfil baixo, reduzindo exposição ao vento e consumo de material, porém aumentando as exigências do sistema estrutural. A geometria foi refinada por meio de análise estrutural para alcançar grandes vãos livres sobre os equipamentos da planta sem colunas internas, controlando deslocamentos e assegurando compatibilidade de movimentação com as paredes de concreto.

Como as paredes altas eram projetadas para deslocamentos de até 50 milímetros sob carga, treliças reforçadas foram introduzidas em áreas estratégicas da estrutura espacial para controlar movimentos diferenciais. A combinação da geometria Schwedler em arco com membros seletivamente reforçados permitiu estabilidade e desempenho estrutural mesmo com deformações do sistema de apoio dentro do envelope de projeto.

A estrutura principal é formada por tubos de aço galvanizado, proporcionando resistência, durabilidade e integridade estrutural de longo prazo no ambiente desértico. Os diâmetros variam de 2,5 polegadas a 4,5 polegadas, com espessura de parede de 0,148 polegadas, dimensionados conforme esforços locais e mantendo o sistema relativamente leve para seu vão e área de cobertura.

O envelope da cobertura e das paredes utilizam painéis em aço corrugado de 0,6 milímetro de espessura, equivalente a 24 gauge, pintados em ambos os lados com sistema de revestimento Barrier Series 12/8 mil, sendo 12 mil no exterior e 8 mil no interior. Essa especificação melhora resistência à corrosão e desempenho contra radiação UV, aspecto crítico para estruturas galvanizadas expostas à intensa radiação solar e poeira do Atacama.

Aproximadamente 6 por cento dos painéis são substituídos por painéis translúcidos em FRP. Esses painéis distribuem luz natural no interior e reduzem a necessidade de iluminação artificial durante o dia, melhorando visibilidade nas áreas de processo e mantendo integridade do enclausuramento.

O sistema inclui corrugações na cobertura e laterais para três portas veiculares e três aberturas destinados aos sistemas de coleta de poeira. O detalhamento dessas interfaces é essencial para manter envelope selado e garantir que a cobertura funcione como ambiente controlado de processamento de material a granel em clima desértico severo.

A cobertura foi concebida para integrar-se à logística da mina e ao layout da planta de filtros desde o início. Três grandes aberturas veiculares fornecem acesso para equipamentos pesados e veículos de manutenção. Duas portas oferecem vãos livres de 8,5 metros de largura por 5,5 metros de altura, enquanto uma terceira atinge 16,0 metros de largura por 7,0 metros de altura para acesso de grandes dimensões.

Uma entrada de transportador com 5,5 metros de largura por 9 metros de comprimento conecta o fluxo de processo através do envelope. Três aberturas adicionais atendem aos sistemas de coleta de poeira.

Essas aberturas, combinadas com a geometria de dupla curvatura do arco e as paredes altas de concreto, exigiram soluções estruturais cuidadosas para manter rigidez, evitar sobrecargas locais e preservar continuidade dos painéis de cobertura contra infiltração de vento e poeira.

Por trás da aparência externa limpa do arco, a estrutura é uma rede densa de elementos, evidenciando a capacidade das estruturas Triodetic para aplicações industriais complexas. A cobertura da planta de filtros inclui:

• 10.542 membros no total
•  9.452 tubos
•  Peso aproximado total de 450.000 libras, incluindo painéis de cobertura

Diversas áreas exigiram membros estruturais específicos devido a restrições geométricas, aberturas, deslocamentos das paredes e condições de apoio. Esse nível de customização é típico em domos de mineração e coberturas industriais correlatas.

A logística de construção no Deserto do Atacama requer planejamento considerando altitude, condições climáticas e janelas operacionais limitadas. Para este projeto, a Triodetic forneceu 97 dias de supervisão de instalação em campo.

A sequência iniciou com levantamento detalhado das placas de apoio embutidas nas paredes de concreto para verificar geometria executada. No interior da área, dez torres temporárias de escoramento foram montadas, cada uma projetada para capacidade máxima de 150 kN. Seções do arco foram pré-montadas no solo e içadas com guindaste, mantendo pesos abaixo de 50.000 libras para garantir segurança e evitar sobrecarga da estrutura parcialmente montada.

Em várias etapas, seções pré-montadas foram parafusadas após o içamento, exigindo modelagem estrutural para verificar estabilidade em fases intermediárias de montagem. Dispositivos temporários de içamento foram projetados para essas operações, e as torres de escoramento foram removidas em sequência controlada após confirmação da estabilidade global e estabelecimento completo dos caminhos de carga.

Para acelerar a instalação dos painéis de cobertura, quatro travessões para içamento foram fabricadas para otimizar aplicação dos painéis sobre a superfície curva do arco. Essa abordagem reflete o foco em pré-montagem e construtibilidade característico das estruturas Triodetic em minas remotas.

O Chile é um dos países com maior atividade sísmica do mundo, e a cobertura da planta de filtragem de Spence foi projetada como uma estrutura para ambientes extremos, em conformidade com as normas locais aplicáveis às ações do vento e aos efeitos sísmicos. O projeto sísmico foi desenvolvido para a zona sísmica 2, considerando uma estrutura industrial de categoria C2 sobre solo tipo III, com fator de modificação R igual a 1 para a ancoragem nos muros de concreto.

Foi utilizado o método de combinação quadrática completa (CQC) na análise modal, com o objetivo de representar o comportamento dinâmico da estrutura em forma de arco e sua interação com os muros de apoio. As placas de base foram detalhadas com chaves de cisalhamento para resistir às forças laterais, tanto perpendiculares quanto paralelas aos apoios nos muros, garantindo uma transferência confiável das cargas sob os efeitos combinados do vento e dos sismos.

O projeto foi desenvolvido de acordo com importantes normas chilenas, entre elas:

• NCh 432 para o projeto considerando cargas de vento
• NCh 433 para o projeto sísmico de edificações
• NCh 1537 para cargas permanentes e de utilização
• NCh 2369 para o projeto sísmico de estruturas e instalações industriais
• NCh 3171 para disposições gerais e combinações de cargas

As reações nos apoios, calculadas com combinações LRFD, variaram aproximadamente entre -50 e 80 toneladas métricas, equivalentes a cerca de -110 a 191 kips. Esses valores refletem a combinação de solicitações verticais, forças de levantamento e cargas laterais.

Foram desenvolvidos dezenas de modelos de análise para verificar o desempenho da estrutura sob cargas operacionais e condições extremas, demonstrando a profundidade da engenharia estrutural que sustenta este projeto de infraestrutura para mineração.

Para o operador da planta de filtragem, a cobertura de Spence proporciona um ambiente controlado que protege os equipamentos críticos do processo e as operações da planta contra o vento, a poeira e a exposição solar. Ao cobrir a linha de processo com um domo industrial em forma de arco, o projeto melhora as condições de trabalho, protege os sistemas mecânicos e permite uma operação mais previsível da planta de filtragem.

A combinação de estruturas de aço galvanizado, sistemas robustos de painéis de cobertura com revestimento em ambas as faces e interfaces cuidadosamente projetadas para portas, transportadores e sistemas de coleta de poeira contribui para a integridade estrutural a longo prazo, com manutenção mínima. O uso de painéis translúcidos reduz a dependência da iluminação artificial durante o dia, melhorando a eficiência energética e a visibilidade interna.

Este estudo de caso demonstra como as estruturas Triodetic e o projeto de estruturas espaciais podem ser adaptados para criar soluções desenvolvidas sob medida, capazes de atender às normas locais, à geometria do local, às transições de forma livre e às restrições operacionais, sem deixar de ser práticas para fabricação, transporte e instalação em ambientes remotos de mineração.