Un edificio de almacén de fertilizantes en un clima húmedo tiene dos funciones que se contraponen. En funcionamiento normal debe mantener el aire húmedo alejado del producto; si el nitrato de amonio llegara a incendiarse, debe evacuar rápidamente los gases de combustión y descomposición. En comparación con los edificios de almacén de estructura de acero proyectados para productos secos envasados, un almacén de fertilizantes exige replantear sus puertas, su suelo, su envolvente y el revestimiento de su estructura. El producto almacenado absorbe agua y puede atacar el acero y el hormigón. El alcance de esos cambios depende de tres factores: qué productos se almacenan, si llegan envasados o a granel y qué autoridad aprueba el edificio.
Esta guía abarca la envolvente del edificio, la distribución y las interfaces para fertilizantes sólidos almacenados envasados o a granel. Los tanques de fertilizantes líquidos, el almacenamiento de explosivos y los precios de construcción, incluido el costo de construcción de almacenes de acero, quedan fuera de su alcance. Tampoco sustituye las aprobaciones locales de incendios y materiales peligrosos del país donde se ubicará el almacén.
Cómo afecta el fertilizante almacenado al edificio del almacén
La lista de productos es el verdadero pliego de condiciones de diseño. Los fertilizantes difieren en la facilidad con que absorben humedad, en cómo afectan a los materiales de construcción y en si pueden descomponerse al calentarse. Un edificio diseñado para “fertilizantes” en general será inadecuado para parte del inventario.
La absorción de humedad es la propiedad que más probablemente determine el diseño de un edificio en mercados tropicales y costeros. El proyecto de código de prácticas de África Oriental DEAS 1166 (2023, redactado para fertilizantes envasados, indica la humedad relativa crítica de los productos comunes a 30 °C. La humedad relativa crítica es la humedad del aire a la cual un material comienza a absorber humedad de la atmósfera. Cuanto menor sea ese valor, más frecuentemente el aire local estará lo suficientemente húmedo como para humedecer el producto.
| Producto (según el proyecto de DEAS 1166, tabla 1) | Humedad relativa crítica a 30 °C |
|---|---|
| Nitrato de calcio | 46.7% |
| Nitrato de calcio y amonio | 55.6% |
| Nitrato de amonio | 59.4% |
| NPK (varía según la formulación) | 70.0% |
| Urea | 75.2% |
| Sulfato de amonio | 79.2% |
| Fosfato diamónico / cloruro de potasio | 84.0% |
| Sulfato de potasio | 96.6% |
Comparar la tabla con los datos climáticos del sitio muestra cuánto tiene que trabajar la envolvente. Un almacén de nitrato de calcio y amonio en una ciudad portuaria con largas temporadas húmedas necesita puertas sellables y un análisis serio de la deshumidificación. Un almacén que solo contiene sulfato de potasio afronta muchas menos horas por encima de su umbral. Los valores son puntos de referencia para decidir sobre puertas y ventilación. No son puntos de consigna de deshumidificadores ni una línea segura para el acero. Una investigación sobre la corrosión de sales de cloruro presentada en la Electrochemical Society en 2015 encontró acero corroyéndose muy por debajo de la humedad a la que esas sales se deliquescen. Ese estudio no ensayó fertilizantes, pero argumenta en contra de tratar la humedad crítica de un producto como el punto por debajo del cual el acero polvoriento queda protegido.
La corrosión es la segunda propiedad y está estrechamente ligada a la humedad. DEAS 1166 define los fertilizantes corrosivos como aquellos que destruyen gradualmente los materiales, especialmente en contacto con el agua. El producto húmedo, los gránulos derramados y la condensación en superficies frías aumentan conjuntamente el riesgo de corrosión de los elementos de acero expuestos, los sujetadores y los suelos de hormigón.
La sensibilidad al calor es importante principalmente para los productos a base de nitrato de amonio. DEAS 1166 señala que estos fertilizantes pueden descomponerse lentamente por encima de unos 130 °C en caso de incendio o calor y desprender vapores densos y tóxicos. Esa propiedad determina las cuestiones de ventilación contra incendios y separación que se tratan más adelante.
Distribución del almacenamiento de fertilizante envasado y a granel
Las cifras de apilamiento de bolsas de los códigos publicados no deben trasladarse a los montones a granel, porque las dos formas de almacenamiento dimensionan y cargan el edificio de manera diferente. La retícula, la altura libre y el diseño de las paredes dependen primero de la forma de almacenamiento y después del producto.
Para el producto envasado, el proyecto de DEAS 1166 ofrece una distribución inicial utilizable. Recomienda un pasillo de circulación de 1 m, al menos 0.6 m entre pilas y entre las pilas y las paredes, y palés de madera que mantengan las bolsas a unos 10 cm del suelo. La altura de apilamiento es de 4 m para su grupo “higroscópico, corrosivo y explosivo” y de 5 m para los demás fertilizantes, dejando 0.6 m entre la parte superior de la pila y la cubierta. El proyecto incluye la urea y los superfosfatos en ese grupo de menor altura junto con los nitratos. Ese encabezado es una regla de apilamiento, no la prueba de que todos los productos enumerados tengan las tres propiedades. El plan de pilas, los pasillos y el espacio libre hasta la cubierta permiten entonces fijar una primera altura de alero y una distribución de pórticos.
El almacenamiento a granel se rige por la geometría del montón, los equipos de manipulación y el comportamiento del producto. En los Estados Unidos, la norma de OSHA sobre el nitrato de amonio exige que el nitrato de amonio a granel nunca se apile en ningún punto a menos de 36 pulgadas por debajo de la cubierta. También limita la altura del montón según la tendencia del producto a fraguar bajo presión, que OSHA relaciona con la humedad, la temperatura y el tamaño de los gránulos. Los montones que apoyan contra paredes, pilares o tabiques de compartimentación los cargan lateralmente. El ingeniero estructural debe dimensionar esos elementos para la presión del montón en lugar de tratarlos como revestimiento exterior ordinario o como un pórtico estándar.
El vehículo de descarga también puede determinar la altura libre. Un proyecto estadounidense publicado de fertilizante seco, por ejemplo, dimensionó su altura libre para adaptarse a remolques de volteo trasero. Un planificador de dimensiones de edificios puede dar dimensiones de planificación preliminares para la luz, la separación entre pórticos y la altura de alero. Las dimensiones definitivas siguen proviniendo de los datos del vehículo y del cálculo estructural.
Control de la humedad en la envolvente del almacén de fertilizantes
En los mercados húmedos, las puertas, el suelo y la envolvente determinan si el producto higroscópico se mantiene seco; añadir aberturas de ventilación por sí solo no lo consigue. El proyecto de DEAS 1166 recomienda mantener cerradas las puertas y los ventiladores durante los períodos de humedad alta y cubrir las pilas de fertilizante higroscópico. Según el proyecto, el edificio se abre para aireación libre solo cuando la humedad exterior no es alta. Ese modo de operación presupone un edificio que realmente pueda cerrarse de forma estanca.
Para los productos higroscópicos en un almacén que se abre con frecuencia, el proyecto recomienda una antecámara, una serie de compartimentos o dos puertas sucesivas. También considera ideales las instalaciones de deshumidificación para grandes cantidades almacenadas durante períodos prolongados. Qué aberturas necesitan antecámara o doble puerta depende de la frecuencia con que se use realmente cada una. Enumere el tráfico previsto de camiones y de personal, incluido cualquier tráfico a través de muelles de carga de edificios industriales de acero, antes de fijar la disposición de las puertas.
Los detalles del suelo y del zócalo impiden la entrada de humedad desde abajo. El proyecto exige un suelo de hormigón, un zócalo de 1 m donde el nivel freático sea alto o pueda haber inundaciones, y un revestimiento protector donde el producto ataque el hormigón. También sugiere betún en el suelo y en las paredes hasta 0.5 m, porque las exudaciones del producto procedentes de bolsas dañadas atacan ambos. Una hoja informativa de extensión de New Mexico State University para almacenes agrícolas estadounidenses añade una pendiente que aleje el agua del edificio.
La condensación en la cubierta y las paredes es la fuente de humedad que crea la propia envolvente. El proyecto de DEAS observa que los almacenes con zócalos bajos y cubiertas de hierro galvanizado o de placas de cemento presentan oscilaciones acusadas de temperatura y humedad. Una cubierta metálica de una sola hoja que se enfríe por debajo del punto de rocío durante la noche puede gotear sobre el producto y humedecer el acero situado encima. Una comprobación del punto de rocío con un selector de envolvente y aislamiento ayuda a comparar las soluciones de cubierta y pared en la fase de planificación. El resultado es una estimación de planificación y el diseño térmico del proyecto aún debe realizarse.
DEAS 1166 también exige equipos de monitorización de temperatura y humedad en obra. Las lecturas comparadas con la humedad crítica de los productos almacenados indican cuándo deben permanecer cerradas las puertas y si la deshumidificación da abasto.
Ventilación contra incendios para el almacenamiento de nitrato de amonio
El nitrato de amonio añade un requisito de ventilación contra incendios que puede ir en contra del control de la humedad. La operación diaria quiere un edificio que selle; un incendio quiere uno que evacue rápidamente los gases de combustión y descomposición a través de esas mismas aberturas de cubierta y pared. Diseñe ambos aspectos en conjunto y acuérdelos pronto con la autoridad que aprueba.
La norma estadounidense muestra qué significa “ventilación adecuada” en la práctica. La norma de OSHA 29 CFR 1910.109(i) exige que los almacenes de nitrato de amonio dispongan de ventilación adecuada o puedan lograrla en caso de incendio. La interpretación de OSHA de 2014 señala que la finalidad es eliminar los gases de combustión y descomposición. Enumera como ejemplos aceptables los ventiladores de accionamiento manual, la ventilación de cumbrera y las rejillas de ventilación de cubierta con lamas. OSHA no considera adecuada la ventilación concebida solo para el confort de los trabajadores, ni confiar en puertas o ventanas abiertas, ni los ventiladores montados en el suelo. Las rejillas de cumbrera o con lamas que se cierran en tiempo húmedo y se abren en caso de incendio son una forma de conciliar ambas exigencias, siempre que la autoridad acepte la solución.
La misma norma de OSHA exige que los suelos de los almacenes de nitrato de amonio sean no combustibles o estén protegidos contra la impregnación. También prohíbe los desagües abiertos, sifones, túneles, fosos o cavidades en los que pueda fluir nitrato de amonio fundido. Cuando una planta a granel utiliza fosos de descarga o túneles de transportadores, estos deben situarse fuera de la zona de nitrato de amonio o resolverse con la autoridad antes de fijar el diseño de la cimentación.
Las fuentes de calor y la separación determinan la distribución eléctrica y mecánica. El proyecto de DEAS 1166 indica que el fertilizante no debe estar en contacto con tuberías de vapor, cables eléctricos, motores o luminarias, ni expuesto al calor por fricción de los transportadores. También recomienda un almacén separado, o al menos una zona separada, para los fertilizantes peligrosos a base de nitratos. Por tanto, los trazados de cables, las luminarias y la posición de los motores forman parte de la distribución del edificio desde el principio.
Las reparaciones de la estructura de acero conllevan su propio riesgo de incendio. Según el proyecto, el fertilizante debe retirarse o protegerse antes de cortar o soldar, y la zona debe vigilarse durante varias horas después. Por tanto, el propietario, el proyectista y la autoridad local deben acordar cómo se realizarán las reparaciones de la estructura y el revestimiento exterior mientras haya producto en el edificio.
La norma de OSHA se aplica únicamente en los Estados Unidos. Para los almacenes en África, el Sudeste Asiático, Sudamérica o México, los requisitos los establece la autoridad local de incendios y materiales peligrosos. Allí, el texto de OSHA se utiliza mejor como una lista de preguntas que plantear. Las superficies de ventilación, los caudales de aire y las distancias de separación deben proceder del código aplicable y de un ingeniero de incendios cualificado.
Datos de entrada sobre la estructura de acero y la corrosión para el almacenamiento de fertilizantes
El acero es uno de los tres materiales que el proyecto de DEAS 1166 enumera para un almacén permanente de fertilizantes, junto con el hormigón y la teja. Lo que debe cambiar respecto a un almacén de productos secos es la especificación de corrosión. El proyectista de corrosión necesita datos que rara vez incluye una consulta estándar de almacén.
Los datos específicos del fertilizante son el tipo de producto, la forma de almacenamiento, el régimen de humedad interior y los lugares donde se depositará el polvo. El producto envasado expone principalmente las paredes inferiores y el suelo a derrames y bolsas que gotean. La manipulación a granel también puede dejar polvo en suspensión sobre repisas, correas y placas de conexión. Abrir el edificio en tiempo húmedo añade entonces condensación a esas superficies polvorientas. Las directrices de OSHA sobre el nitrato de amonio consideran las acumulaciones endurecidas en esquinas y repisas un problema de inspección por sí mismo. Un detallado con menos trampas horizontales para el polvo es más fácil de mantener limpio. El proyectista de corrosión selecciona después el sistema de revestimiento y la categoría de exposición aplicando los principios generales de protección contra la corrosión para edificios de acero, con la exposición al fertilizante como dato de entrada.
Las superficies en contacto con el producto necesitan una comprobación aparte. Para los contenedores de nitrato de amonio en los Estados Unidos, la interpretación de OSHA dice que el hierro galvanizado, el aluminio, el cobre o el zinc sin protección en los contenedores pueden ser objeto de sanción. La guía abarca las superficies de contacto de los contenedores y no aborda los pórticos principales galvanizados. Aun así, confirme la compatibilidad de cualquier acero que toque el producto.
Los perfiles huecos cerrados requieren su propia consulta al proveedor. Cuando las cerchas, el arriostramiento o los pilares los utilicen, pregunte cómo se sellan, drenan o protegen sus interiores contra la humedad y el polvo.
Datos de diseño para un edificio de almacén de fertilizantes
Un proveedor de estructuras y envolventes solo puede diseñar el almacén de fertilizantes adecuado si el propietario fija primero las condiciones de almacenamiento. Estos datos proceden del operador, los proveedores de los productos y la autoridad local, no del proyectista de estructuras de acero:
- Productos y grados que se almacenarán, incluido si alguno es a base de nitrato de amonio o tiene una humedad relativa crítica baja.
- Forma de almacenamiento: envasado, a granel o ambos, con un plan de apilamiento para las bolsas o la geometría del montón para el granel.
- Equipos y vehículos de manipulación, que determinan la altura libre, las dimensiones de las puertas y los posibles fosos o túneles.
- Clima del sitio y datos del terreno: humedad y temperatura a lo largo del año, riesgo de inundación y nivel freático.
- Estrategia frente a la humedad: operación de las puertas en los períodos húmedos, antecámara o doble puerta, deshumidificación y monitorización.
- Requisitos de incendios y separación: edificio o zonas separados, método de ventilación contra incendios y restricciones de suelo y fosos acordadas con la autoridad.
El pliego de licitación también debe indicar quién suministra cada interfaz: estructura, correas, revestimiento exterior y revestimiento protector; ventilación contra incendios; control de polvo; distribución eléctrica; y la losa del suelo. El propietario y el proyectista deben confirmar ese reparto frente a cada oferta. Comprobar el alcance de cada oferta con una guía de compra de edificios de acero ayuda a revelar cuál de estas interfaces nadie ha presupuestado.
Prioridades finales para un edificio de almacenamiento de fertilizantes
La humedad crítica, la corrosividad y la sensibilidad al calor difieren tanto entre fertilizantes que la lista de productos debe ser lo primero. Después, el control de la humedad y la ventilación contra incendios son dos sistemas que comparten las mismas aberturas, y un cobertizo ventilado no resuelve ninguno de los dos por defecto. El edificio que funciona en mercados húmedos permanece cerrado durante los períodos húmedos, puede abrir sus rejillas de cumbrera en caso de incendio y mantiene el nitrato de amonio alejado de fosos, cables y trabajos en caliente. Escriba los grados almacenados y sus valores de humedad relativa crítica al principio del pliego del almacén antes de elegir cualquier estructura o revestimiento exterior.
Preguntas frecuentes
¿Se puede almacenar urea en un almacén de estructura de acero en un puerto húmedo?
Sí, siempre que el edificio pueda cerrarse y mantenerse seco. El proyecto de DEAS 1166 asigna a la urea una humedad relativa crítica de aproximadamente 75% a 30 °C. El aire de un puerto húmedo puede mantenerse por encima de ese valor durante largos períodos. Las puertas sellables, una antecámara o doble puerta, el monitoreo de la humedad y un sistema de revestimiento especificado para exposición a fertilizantes son los principales puntos de diseño.
¿Necesita el nitrato de amonio un edificio separado de los demás fertilizantes?
El nitrato de amonio necesita al menos una zona claramente separada y un edificio independiente cuando el código aplicable lo exija. El proyecto de DEAS 1166 prefiere un almacén independiente para los fertilizantes peligrosos a base de nitratos. Cuando eso no sea posible, acepta una zona separada, alejada de otras mercancías y de fuentes de calor. La construcción de la separación en sí debe provenir de la autoridad local de incendios.
¿A qué altura se pueden apilar las bolsas de fertilizante en un almacén?
La altura de las pilas de bolsas depende del grupo de productos y del código aplicable en el sitio. Según el proyecto de DEAS 1166, un grupo que incluye los nitratos, la urea y los superfosfatos está limitado a 4 m. Los demás fertilizantes llegan a 5 m, y deben quedar 0.6 m libres por debajo de la cubierta. Otras jurisdicciones utilizan cifras diferentes.
¿Qué altura libre necesita un edificio de almacén de fertilizantes a granel?
No se aplica ninguna cifra general. La altura libre debe cubrir el montón, el espacio libre bajo la cubierta que exija el código y la parte elevada de los vehículos que descargan dentro del edificio. Para el nitrato de amonio en los Estados Unidos, OSHA exige que los montones queden al menos a 36 pulgadas por debajo de la cubierta. Los datos de los vehículos proporcionados por el operador y el diseño estructural determinan la dimensión final.
¿Corroe el fertilizante almacenado la estructura de acero de un almacén?
El fertilizante almacenado puede corroer una estructura de acero, principalmente donde el producto húmedo, el polvo o la condensación se depositan sobre el acero expuesto. La humedad y la condensación son lo que convierte el contacto con el fertilizante en un riesgo de corrosión, por lo que el régimen de humedad y las superficies propensas a acumular polvo son datos clave para la especificación del revestimiento. Las superficies de contacto, como los revestimientos interiores de las tolvas, requieren una verificación de compatibilidad independiente para cada producto.
¿Basta la ventilación de cumbrera como ventilación para un almacén de fertilizantes?
La ventilación de cumbrera puede formar parte de la solución si sirve para ambos modos. Para el nitrato de amonio en los Estados Unidos, OSHA incluye la ventilación de cumbrera entre los ejemplos aceptables de ventilación contra incendios, mientras que la ventilación para el confort o las puertas abiertas no cumplen. Para el control de la humedad, esas mismas aberturas deben poder cerrarse durante los períodos húmedos.
Further Reading
- OSHA: Guía sobre los requisitos de almacenamiento de nitrato de amonio en 29 CFR 1910.109(i) — U.S. Occupational Safety and Health Administration, interpretación de la norma. Explica los requisitos de ventilación contra incendios, suelo, fosos y altura de los montones para el almacenamiento de nitrato de amonio; se aplica únicamente a los lugares de trabajo de EE. UU.
- DEAS 1166:2023 Código de práctica para la manipulación, el almacenamiento y la eliminación de fertilizantes envasados — Proyecto de norma de la Comunidad de África Oriental. Fuente de la tabla de humedad relativa crítica y de las recomendaciones de apilado y construcción de almacenes; en fase de proyecto y con alcance limitado a los fertilizantes envasados.
- Reducing the Risk of Groundwater Contamination by Improving Fertilizer Storage and Handling — Hoja informativa del Cooperative Extension de New Mexico State University. Abarca la ubicación, los suelos impermeables y el drenaje para el almacenamiento de fertilizantes a escala agrícola en los Estados Unidos.
