La antigua mina Homestake, la mina de oro más grande y profunda de América del Norte hasta su cierre en 2002, se convertirá en una de las cavernas subterráneas más grandes de la historia y albergará el mayor experimento de física en el estudio de neutrinos.
Se espera que el sitio, ubicado debajo de Black Hills de Dakota del Sur, albergue el proyecto Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) que se está desarrollando dentro de Sanford Underground Research Facility (SURF) por el Fermi National Accelerator Laboratory del Departamento de Energía de EE. UU.
“Las cavernas de DUNE son alucinantemente grandes. No hay dudas al respecto”, dijo en un comunicado de prensa Joshua Willhite, uno de los ingenieros que dirigió la excavación de DUNE y graduado de la universidad South Dakota Mines.
Según Willhite, dos de las cavernas principales tienen siete pisos de altura, un campo de fútbol y medio de largo y 64 pies de ancho. Una tercera caverna de servicios públicos tiene tres pisos de altura, dos campos de fútbol de largo y 64 pies de ancho.
Aunque existen otras cavernas de tamaño similar o mayor en el planeta, están más cerca de la superficie. Esto significa que nunca se ha hecho nada del tamaño de DUNE a profundidades de 4850 pies bajo tierra.
Desafíos de ingeniería
Willhite señaló que los desafíos de ingeniería de la construcción tan por debajo de la superficie son formidables.
“Cada fragmento de aire que está bajo tierra tiene que bajar a través de un pozo y volver a salir por otro pozo, y esto requiere la gestión del movimiento del aire”, dijo.
En el nivel de SURF de 4,850 pies, la temperatura natural de las paredes rocosas circundantes es de 95 grados, por lo que la ventilación para el aire acondicionado es clave.
El agua, por otro lado, no puede darse por sentada en la construcción de DUNE. Instalar un baño, por ejemplo, requiere bombear agua entre la superficie y el sitio de construcción que, a su vez, requeriría casi 2200 psi de presión. Por lo tanto, los ingenieros han dividido la tubería que suministra agua en una serie de segmentos escalonados para reducir la presión que necesitan las bombas individuales.
Los equipos pesados, como excavadoras y cargadores frontales, y los materiales de construcción, como largas vigas de acero, que normalmente forman parte de cualquier operación de construcción, también son difíciles de conseguir en DUNE.
“Estas enormes cavernas requieren un equipo enorme. Pero nos abastecen los pozos de la mina que no son mucho más grandes que un elevador normal, y no hay ningún equipo de excavación que quepa en un elevador, por lo que tenemos que desmontar el equipo en la superficie y volver a armarlo en la profundidad”. Willhite dijo. Además de esto, la roca que se está excavando de estas grandes cavernas debe volver a colocarse en los medios de transporte y trasladarse a la superficie.
Experimento de neutrinos
Dentro de DUNE, el Departamento de Energía de EE. UU. está construyendo una instalación que albergará enormes tanques de argón líquido que detectarán los neutrinos provenientes de un haz generado en Fermilab en Illinois. Al menos dos de los tanques tienen el tamaño de edificios de cinco pisos y cada uno tendrá capacidad para 17,000 toneladas de argón líquido a -300ºF.
“Para mantener esa temperatura, usamos un gran generador de nitrógeno y un sistema de refrigeración para crear nitrógeno líquido a -320°F”, dijo Willhite. El nitrógeno líquido se utilizará para ayudar a enfriar el argón.
“Aparte de la temperatura ridículamente fría, cuando estos líquidos hierven, se expanden más de 700 veces su volumen. No hay nada inherentemente peligroso en el gas argón, excepto que desplaza el oxígeno. Tenemos que asegurarnos de que esta expansión se minimice, controle y ventile adecuadamente para la seguridad de los trabajadores”, señaló.
Para Willhite, los desafíos de ingeniería en DUNE son parte de lo que lo convierte en un proyecto satisfactorio.
Fuente: Mining
