Estudios de casos que utilizan geoespuma de EPS para minería y energía

Jan 30, 2024

Características | 1 de agosto de 2018 | Por: Sean O'Keefe

Las complejidades del entorno construido desafían continuamente los límites de la ingeniería y la construcción. Para áreas construidas con infraestructura con suelos propensos a asentamientos u otras condiciones geológicas peligrosas, es esencial reunir un equipo de expertos para planificar los desafíos. Industrias como la minería, el petróleo y el gas y los servicios públicos a menudo deben perforar tierra y roca para construir túneles, tuberías y conductos (Figura 1). En zonas con condiciones geológicas inestables, este trabajo se vuelve cada vez más peligroso, tanto durante la construcción como en el uso diario. Asimismo, los constructores de todo el país deben tener en cuenta la sedimentación de los suelos, la erosión de los terraplenes y los ambientes húmedos. Los propietarios, constructores y diseñadores que enfrentan estos desafíos a menudo han confiado en geofoam.

En 2012, una empresa minera confidencial quería erigir un edificio de almacenamiento sobre un conjunto de túneles mineros existentes en la rocosa Cordillera Wasatch en las afueras de Salina, Utah, 140 millas (225 km) al sur de Salt Lake City. Los túneles, que estaban en promedio a 12 pies (3,66 m) por debajo del nivel del suelo, se utilizaron para líneas de cinturón y camiones que transportaban equipos, personas y materiales dentro y fuera de las minas. Durante el diseño, los cálculos estructurales revelaron que los túneles existentes no soportarían el peso del nuevo edificio de almacenamiento.

"Las situaciones mineras son particularmente críticas por muchas razones", dijo Terry Meier, especialista en geoespuma de ACH Foam Technologies.

Meier trabajó con la empresa de ingeniería de diseño para identificar la mejor solución para el proyecto. Después de observar los sistemas estructurales de micropilotes y vigas a nivel, el equipo determinó que la solución más rápida y sencilla sería construir una base de geoespuma de poliestireno expandido (EPS) como plataforma para el nuevo edificio sobre los túneles (Figura 2).

"Creamos una barrera estructural entre los túneles y el edificio", dijo Meier. La barrera constaba de 28.000 pies cúbicos (792,87 m3) de geoespuma EPS instalada a 8 pies (2,44 m) de profundidad y 80 pies (24,38 m) de largo en dos capas. Una sección de 6 pies (1,83 m) de profundidad y 50 pies (15,24 m) de largo se apiló directamente sobre el túnel, seguida de una losa de distribución de carga de concreto de 6 pulgadas (15 cm) para soportar el edificio de almacenamiento, efectivamente eliminando impactos estructurales a los túneles debajo.

Un proyecto en las montañas de Little Cottonwood Canyon en las afueras de Salt Lake City, Utah, presentó un desafío completamente diferente. Al igual que la amenaza de colapso estructural, los peligros de los desprendimientos de rocas se conocen bien en trabajos mineros donde los túneles entran en una pared de roca escarpada o en un acantilado escarpado. En el caso del sitio de Little Cottonwood Canyon, una bóveda construida dentro de una montaña de granito sólido, la entrada a la bóveda era en sí misma vulnerable a las rocas que caían desde arriba.

"La entrada a la bóveda está situada en la base de una gran pared rocosa", dijo Meier. "Incluso una roca de unos pocos centímetros de ancho que caiga y se estrelle contra la entrada del edificio podría provocar daños estructurales".

Meier trabajó con la empresa constructora para construir una barrera protectora sobre la entrada hecha de geoespuma. Juntos, desarrollaron una densa capa de protección, que tiene hasta 15 pies (4,57 m) de espesor en áreas con mayor probabilidad de desprendimiento de rocas. Se colocó un material de geomalla entre cada capa de geoespuma y se cubrió con una capa de grava de 15 cm (6 pulgadas) y una capa de tierra de 30 cm (12 pulgadas). Este cojín de geoespuma funciona en conjunto con el techo de concreto reforzado de 51 cm (20 pulgadas) de espesor del edificio para proteger la entrada del impacto de una roca con un diámetro de hasta 91 cm (36 pulgadas) que cae desde una distancia de 60 pies (18,29 m) (Figura 3).

"Nuestra función es ayudar a los ingenieros y constructores a comprender las propiedades de la geoespuma de EPS y luego abordar sus desafíos específicos", dijo Meier.

Proteger un saliente de la caída de rocas y un túnel del colapso estructural son dos desafíos de ingeniería minera muy diferentes. La orientación técnica ayuda a garantizar que los ingenieros seleccionen grados que cumplan con requisitos estructurales específicos y que los bloques de geoespuma estén configurados de manera eficiente para eliminar el desperdicio.

Otro peligro geológico es la amenaza sísmica presente en gran parte de Utah.

"Las tuberías de gas, los servicios públicos, las tuberías o cualquier cosa que deba ser enterrada pueden sufrir daños catastróficos en caso de un terremoto", afirmó Meier.

El proveedor de servicios públicos Questar Gas distribuye gas natural a más de 900.000 clientes en Utah, el suroeste de Wyoming y una pequeña parte de Idaho. El desarrollo de proyectos de ductos en algunas de estas áreas requiere que el equipo de ingeniería de la empresa de servicios públicos tenga en cuenta las condiciones inestables, incluidas las fallas cuaternarias donde los ductos son especialmente vulnerables. Como resultado, las pautas de ingeniería del proveedor de servicios públicos requieren que las secciones de tubería que atraviesan líneas de falla conocidas estén revestidas con geoespuma para protección (Figura 4).

En la primavera de 2014, un contratista instaló 14.000 pies cúbicos (396,44 m3) de geoespuma para revestir un gasoducto a su paso por una falla. Los bloques de geoespuma precortados se envolvieron en una geomembrana protectora y luego se colocaron en la zanja de la tubería para formar un cojín protector alrededor de la tubería. Se colocó una tapa de relleno fluida de 12 pulgadas (30 cm) encima de la geoespuma y directamente debajo del asfalto. Esta sencilla solución a un problema complejo con consecuencias potencialmente graves no solo proporcionó a la empresa de servicios públicos la seguridad de que la tubería estaba protegida, sino que también ahorró tiempo y dinero.

Meier y sus colegas no están solos en su trabajo, ya que a menudo colaboran con el consultor especializado en ingeniería de EPS, Marvin Cook, de Oracle Engineering en Utah. Cook, un veterano diseñador de geoespuma con más de 20 años de experiencia, consulta con propietarios, ingenieros, contratistas y ACH Foam Technologies para resolver desafíos de infraestructura de puentes y carreteras a gran escala.

"No se puede subestimar la importancia de la configuración del bloque en el diseño", dijo Cook.

"Obviamente, busco fallas críticas en el diseño planificado que podrían conducir a debilidades estructurales", dijo Cook. “Pero también hay cuestiones más específicas que debemos tener en cuenta. Siempre estamos en el sitio durante la instalación para asegurarnos de que todo esté contabilizado”.

Cook también dijo que, según su experiencia, la geoespuma tiende a seleccionarse por su rendimiento confiable y su constructibilidad de bajo costo.

"El rendimiento comprobado de la geoespuma EPS garantiza que se puede colocar en el suelo hoy y dentro de 50 años será el mismo material básico sin degradación real", dijo Cook.

En cada una de estas situaciones, Meier atribuyó la colaboración y la voluntad de explorar posibilidades para encontrar la solución más adecuada a cada desafío.

"Los peligros geológicos se presentan en todas las formas y tamaños", afirmó Meier. "Es emocionante avanzar continuamente hacia el horizonte y ayudar a propietarios, constructores y diseñadores a resolver problemas complejos con soluciones simples".

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¡Es tan interesante cómo funciona la geoespuma! Me imagino que tiene múltiples usos y podría resultar útil en otros lugares además del oeste de Estados Unidos. Me pregunto cuándo estará disponible para las empresas independientes que intentan evitar los desprendimientos de rocas.

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