APOSTILA DE PERFURAO DE ROCHAS

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCINCIAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MINAS

Aluzio Felix Adriana Mauricio Antonio Carlos Sandoque Andr Amorim Eraldo Jos Arruda Flvia de Freitas Bastos Francisco das C. Barbosa Gean Frank Glenda A. Rodrigues de Oliveira Jaciara Jos de Moraes Leonardo Frana da Rocha Marcos Aurlio Leite Nilson Galvo Filho Paulo Jos Costa Couceiro Junior Paulo Roberto da S. de A. Bezerra Ranier Antunes Renata Eugnia Amorim Ribeiro Romildo Paulo Silva Neto Samuray Julierme Thiago Airon Ubiratan Gomes de Andrade

2009.2

INDICE

1 Histria da Perfurao em Rocha.................................................................................. Perfurao por Vibrao..................................................... ................................................. Perfurao por Jato Quente................................................................................................ Perfurao a Laser................................................................. ............................................. 2 Surgimento da Perfuratriz.............................................................................................. 3 Equipamentos de Perfurao........................................... ............................................. 4 - Classificao das Perfuratrizes...................................................................................... 4.1 Perfuratrizes Percussivas............................................. ......................................... a Churn-drills............................................................................................................... b Marteletes........................................................................ ......................................... c Marteletes verticais................................................................................................... d Marteletes movidos a motor............................................................ ......................... Compressores................................................................................................................ 4.1.1 - Funcionamento das Perfuratrizes Percussivas................................... ................ 4.1.2 - Sistema da Percusso........................................................................................ Vlvula Tubular....................................................................................................... ....... 4.1.3 - Sistema de Rotao............................................................................................ Rotao em Separado........................................................................................... Rotao em Bob.................................................................................................... Rotao por Eixo de Catraca................................................................................. 4.1.4 Sistema de Limpeza ... ...................................................................................... Lubrificao e manuteno de perfuratrizes ................................................................ .. Lubrificador de linha..................... ................................................ .................................. leo lubrificante............................................................................................................ . Manuteno preventiva/consertos............... .................................................................. 4.2 Perfuratrizes Rotativas.......................................................................................... Perfurao por corte.................................... .................................................................. . Perfurao por abraso............................................................................................... ... Perfurao por quebra.............................................. ................................................... ... Perfuratriz de Plena Seco........................................................................................... Vantagens do sistema............................................. ....................................................... Desvantagem do sistema............................................................................................... Raise Boring.............................................................. ..................................................... Aplicaes................................................................................................................... ... Equipamento de perfurao Raise Boring ...................................................................... Boxhole Drill................................................................................................................ ... Perfuratrizes Rotativo-Percussivas......................................... ....................................... Perfuratriz de furo baixo (down the hole ou in the hole)................................................ Vantagens Desvantagens. Avano. Marteletes sobre avano pneumtico. Avano pneumtico

3 4 5 6 6 7 8 8 8 9 11 12 13 13 13 14 15 15 16 16 16 17 18 19 21 21 22 22 23 23 23 23 24 24 24 26 27 27 28 29 29 29 30

Avano de corrente Avano de parafuso................................ ...................................................................... . Vantagens.. Desvantagens Locomoo. Locomoo manual..................... .................................................................................. Locomoo tracionada.................................................................................................. Locomoo prpria............................. ........................................................................... Perfuratriz sobre trator................................................................................................... Produo Horria da Perfurao.................. ................................................................. Broca Integral............................................................................................................... .. Brocas Percussivas Equipamento Seccionado.............................................................................................. Luvas........................................................................................................................ ...... Punhos........................................................................................................................ ... Coroas..................................................................................................................... ....... Hastes....................................................................................................................... ..... Acessrios................................................................................................... ................... Elementos do Plano de Fogo (Bancada)........................................................................ Fatores que afetam a Bancada...................................................................................... Dimetro do Furo............................................................................................................ Altura da Bancada.. Fragmentao.............................................................. .................................................. Condies do Terreno.................................................................................................... Restries Ambientais....................................................... ............................................. Terminologias usadas em Modelos de perfurao......................................................... Dimetro da Perfurao............................................................................. .................... Altura da Bancada e o Comprimento da Perfurao..................................................... Espaamento................................................................................................................. Eficincia do Modelo de Perfurao.............................................................................. Inclinao dos Furos...................................................................................................... Alinhamento do Furo...................................................................................................... Parte Geomtrica do Furo.............................................................................................. Testes padres de Perfurao para detonar a Bancada............................................... Sub-Perfurao (Subdrilling).......................................................................................... Inclinao do Furo............................ .............................................................................. Modelos de Perfurao para Bancadas......................................................................... Erros de Perfurao......................................... .............................................................. Bibliografia................................................................................................................. .... Fotos.................................................. ...........................................................................

32 32 33 34 34 34 35 35 35 36 36 40 41 42 42 43 43 51 55 55 55 56 56 57 57 57 58 59 62 63 63 64 65 66 67 67 68 84 85 86

1. HISTRIA DA PERFURAO EM ROCHA Inicialmente, a perfurao em rocha era efetuada com o objetivo de obter blocos de pedra para obras pblicas. Para isso utilizavam-se pedras mais duras (Slex, etc.) que se friccionavam sobre pedras mais brandas (calcrios, arenitos, etc.). Para que isso ocorresse, eram confeccionadas pedras com formatos especiais ou por vezes empregavam-se chifres de animais ou qualquer outro objeto que possusse dureza suficiente. Com a descoberta dos metais, comeou a trabalhar os minrios que continham cobre e, posteriormente, o ferro. As ferramentas de metal permitem a realizao de furos, onde posteriormente se aplicava uma cun ha, possibilitando que um bloco fosse rapidamente destacado do macio. Para uma melhor orientao, voltando no tempo e indo diretamente para as minas antigas, onde a perfurao de rocha era realizada por meio de ferramentas de ferro. Utilizava-se um tipo de ponteiro que era golpeado contra a rocha, por meios de uma marreta e girando a cada golpe, o fazia penetrar na rocha. Este processo chamado de Barra Mina, ainda usado em algumas partes do mundo. Nesta poca j tinha a noo do sistema de percusso (bater) e rotao (girar) para possibilitar a furao e melhorar o rendimento. Com a evoluo industrial, a tcnica de minerao no poderia ficar para trs; portanto, a tecnologia de perfurao teve que acompanhar o ritmo, o que exigiu grandes mudanas no sistema de perfurao de rochas. As mineraes eram operadas de forma semelhante, mais no exigiam obteno de blocos regulares. Dessa forma, passou a utilizar ferramentas apropriadas, como ps, picaretas, pices, etc. Da necessidade de grande produo resultou a introduo do rompimento do macio rochoso pr meio de aquecimento pelo fogo. Esta perdurou pr muito tempo, mesmo aps o advento da plvora. A plvora negra introduziu grandes alteraes na minerao. A plvora foi substituda pr dinamite e, posteriormente, surgiram o nitrato de amnia e outros compostos explosivos.

A mo do homem foi gradativamente substituda pela mquina; introduziram -se as perfuratrizes, aperfeioaram-se as brocas, chegaram, finalmente, introduo da ponta de carboneto de tungstnio, que se pode considerar como a maior revoluo neste sentido, nas ltimas dcadas. Podemos citar como alguns exemplos de processos de corte de pedra e abertura de fogos; o choque de chama muito forte (Jet piercing) e sua variante, o plasma Jet, o ultrasom, a vibrao, o choque eltrico, o jato de gua e outros. Alguns ainda incipientes outros j utilizados comercialmente.PERFURAAO POR VIBRAAO

As perfuratrizes comuns apresentam uma vibrao, na faixa de 5 a 100 cps. Experincia tem sido feita na desagregao de rochas, dentro da faixa, de 100 a 20.000 cps. Utiliza-se, para tal, material eltrico - ou magneto-estritivo que aumenta e diminui de tamanho duas vezes durante um ciclo completo de um impulso eltrico ou magntico. Assim,um campo de 1000 cps produz 2.000 pulsaes.O conjunto fica montado fixamente em seus pontos nodulares (quartos de comprimento de onda) para evitar interferncia de outras vibraes.

A vibrao do elemento extrativo ampliada por um concentrador cnico e a ampliao est na razo direta das diferenas de rea do contato com o elemento, de um lado, e da ponta perfurante, do outro. Consegui-se desta forma, em quartzitos, a velocidade de 5 cm/min (20.000 cps; 500 w). Estes resultados so considerados insatisfatri os e este mtodo, possivelmente, se restringir perfurao em pequena escala, em materiais extremamente duros, como cermicas e diamantes. Outra forma, mais positiva, est sendo testada em perfuratrizes de rotao onde se coloca um elemento magneto-estritivo, atrs da coroa (100-1.000 cps), conseguido, assim, energia adicional na perfurao e maior penetrao.PERFURAO POR JATO DGUA

Trata-se de um processo que tem por finalidade evitar as desvantagens do sistema convencional de injeo do abrasivo . Neste mtodo, o abrasivo injetado entre a bomba e o injetor, diretamente na corrente de gua de alta presso. H algum tempo est-se utilizando jato de gua a grandes presses, para corte de camadas de minrio brando, principalmente carvo. Para que o mtodo funcione, a camada de minrio deve ter inclinao e espessura adequadas. Em condies favorveis, este mtodo rivaliza com os convencionas. O limite fsico para uma operao man ual de um bico de mangueira, al m do qual o operador no mais consegue segura-la. Est em fluxo de 40 gal/min a 4.000 psi. Acima destes dados, ter de ser utilizado um dispositivo mecnico e que encarecera o sistema. As presses requeridas para um corte efetivo do material baixaram significativamente. As baixas presses reduzem a degradao das partculas do abrasivo durante o impacto e com os abrasivos certos, possvel recuperao de cerca de 90% do material, que pode ser recirculado reduzindo os custos operativos. Outra vantagem das baixas presses diz respeito possibilidade de utilizao de bombas comuns e recuperao de gua via decantao.

PERFURAO POR JATO QUENTE

Tal mtodo consiste em apontar um jato quente para a superfcie de uma rocha, a fim de criar tenses trmicas que proporcionam a fratura da mesma em pequenos estilhaos, retirando a camada superficial da rocha continuamente e produzindo uma perfurao. Dependendo das caractersticas fsicas dos materiais de certas rochas e com o acumulo de tenses trmicas geradas pelo jato quente, pequenas falhas no interior da rocha podem se propagar em trincas desencadeando no processo de descamao da rocha em pequenos estilhaos. Este mtodo de perfurao tem grande eficincia em rochas mais duras como granito ou quartzo, onde as taxas de penetrao so mais altas se comparadas com as taxas obtidas por mtodos convencionais. A fonte de calor para aquecimento da rocha pode ser eltrica (feixe de eltrons) e qumica (combusto). O primeiro caso, o acumulo dos estilhaos ocasionado na descamao da rocha, tende a obstruir a superfcie desta, prejudicando a continuidade do processo. J no segundo, os jatos de gases quentes, gerado pela combusto, so mais eficientes por gerar altos fluxos de calor e tambm retirar os estilhaos da perfurao para fora do local (este fenmeno auxiliado pela movimentao do jato, resultado pelas altas velocidades ocorridas no processo ).

PERFURAO A LASER

2. SURGIMENTO DA PERFURATRIZ

Aos poucos, ferramentas rudimentares foram sendo substitudas por mquinas. As primeiras perfuratrizes de rochas surgiram no incio do sculo XIX e, a princpio, usavam como fonte de energia o vapor, at ento a forma comum de energia. Devido a problemas intrnsecos a este tipo de mquina, a barra d e perfurao, que mais tarde se chamaria de broca de minerao, era ligada solidamente ao pisto. Este, em seu movimento recproco, arrastava consigo a broca, que golpeava a rocha em seu movimento descendente. O sistema de rotao era, a princpio, manual, passando -se mais tarde a empregar dispositivos mecnicos. A mais antiga perfuratriz que se conhece data de 1838 (Michigan), tendo sido inventada por Singer, (mais tarde ele se dedicou inveno da mquina de costura) . A partir desta, vrias pessoas dedicadas ao setor de minerao e estudiosas do assunto, comearam a desenvolver novos tipos de perfuratrizes, procurando torn -las sempre mais mecanizadas e produtivas. Era movida a vapor, e o pisto e a broca eram solidamente ligados. Permitia unicamente perfuraes verticais, pr gravidade, poi s o pisto levantava o conjunto e o golpe era dado pelo peso prprio da queda do conjunto. Em 1849, Couch patenteou uma perfuratriz a vapor, a primeira perfuratriz com vlvula automtica. Sua operao era independente da gravidade e tinha rotao prpria. Pesava um total de 5 toneladas.

Em 1851, Fowle construiu a primeira perfuratriz com lingetas para a rotao. A patente de Fowle foi posteriormente, comprada por Burleigh, que fundou assim a primeira fbrica de perfuratrizes de que se tem notcia. Surgiram ento as primeiras perfuratrizes a ar comprimido, que acabaram por substituir totalmente as movidas a vapor. Em 1851, Cave, na Frana, construiu uma perfuratriz que funcionava tanto a vapor como a ar comprimido (possivelmente, a primeira perfuratriz a ar comprimido) que, no entanto ainda tinha comando manual da vlvula e da rotao. As primeiras perfuratrizes movidas a ar comprimido, que se podem considerar como bem sucedidas em operao, foram construdas para esta obra pelo engenheiro -chefe Germain Sommeiller, sendo posta em operao em fins do vero de 1861. Estas mquinas a vapor e as primeiras pneumticas eram pesadas e exigiam mais de dois homens para oper-las. Podemos dizer que a maior contribuio tcnica dada s perfuratrizes se deve a LEYNER em 1897. Ele introduziu o sistema de limpeza do furo a ar comprimido e a gua (minas subterrneas), rotao por eixo de catraca, lubrificao automtica e vlvula de regulagem. Deve-se a ele a primeira perfuratriz operada por um s homem. Foi uma longa caminhada de cerca de 50 anos, at que se logrou uma mquina semelhante s de hoje, isto , at que se conseguiu desligar a broca do pisto, diminuindo dessa forma o efeito nocivo das massas mortas e aumentado o rendimento das mquinas. No entanto, foi uma caminhada produtiva, que permitiu SAUNDERS afirmar, em 1889: H na perfuratriz de rocha mais invenes, pr volume e peso, do que em qualquer outra mquina de igual importncia. Esta afirmativa verdade at hoje. Com o avano da civilizao, conceitos tcnicos foram desenvolvidos com novas filosofias de trabalho e novos equipamentos surgiram: - Motores pneumticos (radiais de pistes; de palhetas; de Engrenagens), Perfuratrizes maiores para furos mais profundos, maiores dimetros ou especiais. Em seqncia surgiram as perfuratrizes com rotao independente, que possibilitava mesclar a rotao com o impacto, de acordo com o tipo de rocha. A perfuratriz com giro independente, gira o ao (haste) com o motor externo e o mecanismo interno (pisto) gera o impacto. Com a evoluo do sistema, grandes perfuratrizes foram fabricadas.

Voltando histria do desenvolvimento das Perfuratrizes chegando aos anos 60, quando a fora hidrulica comeou a ser usada nos equipamentos de perfurao. A Gardner Denver, firma americana foi a pioneira a lanar uma Perfuratriz de rocha totalmente hidrulica. Problemas vrios obrigaram a Gardner Denver a abandonar o projeto. Na dcada de 80, finlandeses, suecos e americanos voltaram com novas idias e foi lanando no mercado uma srie de equipamentos. Perfuratrizes e Rompedores foram colocados no mercado com vantagens e desvantagens sobre os similares pneumticos. comum na maioria das operaes das minas descuidos e ausncia de bons procedimentos na execuo da perfurao de rochas. Muitas vezes, considerado como um processo no relevante dentro da lavra da mina. Esta prtica reflete na qualidade e custo da minerao, uma vez que a perfurao o incio do processo de lavra e de fundamental importncia para as etapas sub seqentes: detonao, carregamento, transporte e britagem. (JUAREZ)3. EQUIPAMENTOS DE PERFURAO

O modo mais comum de efetuar um furo numa rocha golpear a rocha com uma barra de ferro e rod-la entre dois golpes sucessivos. Este procedimento usado at hoje em alguns lugares na extrao rudimentar de pedras, foi aperfeioada pelo homem para construir as mquinas que recebem o nome de perfuratrizes de rochas. Os dimetros das perfuraes para a escavao de macios variam no Brasil, no que diz respeito Engenharia Civil, normalmente 7/8 a 4 ( 22 mm a 100 mm). As profundidades das perfuraes variam em funo da rocha e do equipamento disponvel, mas so raras as perfuraes alm de 30m, ficando a mdia entre 4 a 18 m. A perfuratriz um equipamento especfico utilizado para fazer furos a distncias pr determinadas, em dimetros que variam de 22 mm a 150 mm geralmente. Na perfuratriz introduzida a broca, que uma haste metlica que possui na extremidade materiais muito duros, chamados pastilha, que escava a rocha, perfurando. A perfuratriz manual transmite movimento de percusso e rotao haste, mas a pastilha quem executar a escavao da rocha. Sendo constituda de material mais duro que a rocha, recebe e transmite os golpes e vai gradual mente furando-a.

Entenda-se por perfurao de rocha, o perfeito sincronismo de quatro movimentos: impacto ou percusso , rotao, avano e limpeza . Impacto ou percusso - sua funo de provocar o cisalhamento no material a ser perfurado (rocha ou refrat rio). O impacto ou percusso gerado pelo movimento do pisto, e transmitido pelo punho para as hastes para a coroa e para o material que est sendo perfurado. Rotao - sua funo reposicionar as pastilhas da coroa, cobrindo toda a rea do furo. A rotao feita atravs de motores e redutores. Avano - tem como funo manter as ferramentas constantemente em contato com a rocha ou refratrio, evitando-se assim a flutuao das hastes (ao). Uma perfuratriz pneumtica trabalha normalmente com 23 a 27 li bras de presso de avano. Limpeza - tem como finalidade manter o furo limpo. Furo com detritos prejudica a perfurao, quanto mais limpo o furo maior a velocidade de penetrao.4. CLASISIFICAO DAS PERFURATRIZES

As perfuratrizes utilizadas na perf urao de rochas classificam-se em: Perfuratrizes Percussivas; Perfuratrizes Rotativas;

Fonte: Ingersoll -Rand, 1999.

Perfuratrizes Rotativas-Percussivas;

Fonte: Ingersoll -Rand, 1999.

Perfuratrizes de Furo-Baixo.

Fonte: Ingersoll-Rand, 1999.

4.1 Perfuratrizes Percussivas

So aquelas que produzem o trabalho manual de perfurao de rocha. Um homem golpeava o ponteiro de ponta achatada, semelhante a uma talhadeira. Outro homem segurava o ponteiro, e a cada golpe girava o ponteiro d e um pequeno arco de crculo. Cada golpe causava um corte na rocha, e a rotao, aps cada golpe, permitia o corte completo do crculo e o avano da perfurao. A perfuratriz percussiva reproduz esses movimentos. Embora chamada apenas percussiva, ele, na realidade, produz um giro na broca, imediatamente aps cada golpe. Esse giro sempre de um pequeno arco de crculo , portanto, descontnuo. Desta maneira reproduz as perfuraes manuais, caracterizadas por outros tipos. a) Churn-drills Caracterizam-se pela construo solidria da ponta percussora e do mecanismo de percusso.

Cable Churn-drills possuem um peso, preso a um cabo, e os golpes so produzidos pela suspenso e respectivo golpe por gravidade do peso. Os furos tm um dimetro de 90 a 300 mm e se conseguem profundidades de at 500 m ou mais. Procurar fig Pneumatic Churn-drills semelhantes s anteriores. O golpe auxiliado por um pisto pneumtico. Tem, por isso, mais potncia que as anteriores, permitindo seu uso em rochas duras. So de custo elevado, necessitando, portanto, de pleno aproveitamento. Permitem fazer furos de 140 a 200 mm, profundidade de 20 a 30 m.b) Marteletes Caracterizam-se pela construo separada da ponta percussora e do pisto. Marteletes movidos a ar comprimido (so os mais utilizados):

Marteletes manuais:

Os martelos perfuradores RH foram concebidos para trabalhos mais pesados, tais como, perfurao de bancada e secundria, assim como, perfurao com rebentamento suave. Os martelos RH possuem um robusto mecanismo rotativo com uma barra estriada e uma alta potncia de impacto para perfurar rocha dura. Onde se podem utilizar: - Perfurao de bancada e secundria, perfurao com rebentamento suave - O RH 571 para trabalhos mais pequenos - O RH 658 para perfurar furos mais profundos O martelo correto para a sua aplicao O martelo leve RH 571 o ideal para trabalhos mais pequenos. O RH 658, ligeiramente mais pesado e mais poderoso, adequado para furos de maior profundidade. O RH 572E combina a leveza com um conforto extra para o operador, graas s pegas amortecedoras de vibraes e a um eficiente silenciador. Todos modelos esto equipados com pegas em T para uma aderncia slida e confortvel.

- A descarga pneumtica incorporada permite cic los de descarga de ar mais rpidos - Regulador de fluxo contnuo para uma fcil compresso - Robusto retentor de recuo com cavilha muda as brocas rpida e facilmente - As pegas com amortecedores de mola reduzem as vibraes em 75% - O silenciador, em poliuretano resistente ao impacto e ao desgaste, reduz o nvel do rudo em mais de 50%

MARTELO PERFURADOR RH

Dados tcnicosEncabadouro CompriModelo Peso kg RH 572E RH 571-5L RH 571-5LS RH 658L RH 658LS 22,8 17,8 18,9 24 25 mento1) mm 583 510 510 565 565 Consumo de ar a 6 bar l/s 37 39 39 58 58 da broca (hex.) mm 22x108 22x108 22x108 22x108 22x108 Impacto golpes/min 2040 2100 1980 2040 2040 Veloc. de rotao rpm 170 190 190 215 215 Taxa de penetrao mm/min 2602) 2952) 2752) 4252) 4102) Ligao tubos mm 19 19 19 19 19

1) Incluindo o retentor da broca 2) Perfurao em granito com 33 mm, broca em ao integral tipo escopro (trabalhando a uma presso de 6 bar)Marteletes verticais Stopers.

Marteletes movidos a motor: Motor a gasolina Pionjar e Cobra

Como a Pionjr acionada gasolina, no h a necessidade de unidades de potncia, mangueiras ou cabos eltricos. Todos os controles so colocados juntos para a fcil operao e a ignio se d com apenas uma rpida puxada da corda de acionamento. Os usurios tambm iro apreciar os punhos com amortecimento de vibraes. A Pionjr entregue em uma caixa de madeira com proteo para facilitar o transporte e oferece fcil acesso aos principais locais de servio de manuteno.

Motor eltrico Bosch.

O acionamento das perfuratrizes feito principalmente por ar comprimido. Entretanto, existem no mercado perfuratrizes leves, e acionadas p or motor a gasolina e destinadas a pequenos trabalhos, que comportariam o deslocamento de um compressor de ar. Essas perfuratrizes constituem com o motor a gasolina conjuntos nicos, portteis. Para pequenos trabalhos representa o menor custo de perfurao . No so, todavia, recomendados para trabalhos de porte. No tem a mesma potncia que as perfuratrizes de ar comprimido.

Os compressores de ar destinados ao acionamento das perfuratrizes percussivas

podem ser estacionrios ou portteis. So estacion rios quando montados sobre bases rgidas e de difcil deslocamento. Na maioria dos casos, so movidos por motor eltrico, havendo, em conseqncia, necessidade de se dispor de energia eltrica no canteiro. Os compressores so portteis, quando montados s obre rodas, dotadas de pneus. Esses compressores utilizam normalmente motor diesel e so rebocveis atravs de uma barra de trao.4.1.1 Funcionamento das Perfuratrizes Percussivas

As perfuratrizes percussivas transmitem broca percusso e, no interva lo entre duas percusses sucessivas, uma rotao de pequeno arco de circulo. Simultaneamente esses dois movimentos ocorrem introduo na perfurao de ar ou gua de limpeza. Portanto, h trs sistemas na perfuratriz, que so: Sistema de percusso; Sistema de rotao; Sistema de limpeza.

4.1.2 Sistema da Percusso

O sistema de percusso consta essencialmente de duas partes, ou seja, de um cilindro em cujo interior se desloca o pisto. Este , em geral, formado por uma pea nica, com dois dimetros, sendo a parte de dimetro maior o pisto propriamente dito e a de dimetro menor o pescoo ou guia do pisto com a face de impacto.

Vejamos como se comporta dinamicamente, o mecanismo de percusso: Pisto Esfera figuras Oscilante

Vlvula Tubular: 1) Energia de impacto transmitida por golpe: e = p m S. ( D2 )/ 4 = mV 2 /2g pm = presso da cabea do pisto S = Curso do pisto m = massa do pisto V = Velocidade de impacto do pisto g = acelerao da gravidade D = dimetro da cabea do pisto 2) Energia transmitida por minuto: E = n. e = n. p m. (S . D2)/ 4 n = Nmero de golpes do pisto por minuto e = Energia de impacto transmitida por golpe 3) A energia transmitida por minuto est em relao direta com o avano, em minuto, da

perfurao, logo:B = k 1 . E = k 1.n .Pm.(S D2)/4

4) A velocidade est em relao direta com o nmero de golpes e o curso do pisto, portanto: n . S = K2 . V

Logo,B = k 1. Pm .S. ( D2) /4. k 2 . V 5) Reunindo as constantes todas sob uma nica, ou seja, k 3 = k 1. /4 . k 2

Teremos,

B = k 3 . pm . D2 . V

Conclumos que a velocidade de penetrao aumenta na razo direta da presso mdia, da velocidade de impacto e do quadrado do dimetro.4.1.3 Sistema de Rotao

Nas perfuratrizes modernas so trs os sistemas principais de rotao: Rotao em separado; Rotao Bob; Rotao por eixo de catraca.1) Rotao em Separado

Usa-se em casos especiais, quando o material a perfurar tem muita adeso ou frico lateral ou quando o equipamento se torna muito pesado. Nestes casos, a p erfuratriz possui um motor separado de seu corpo e a rotao transmitida, de preferncia bucha de rotao.2) Rotao Bob

Neste sistema, a rotao se faz em funo de um anel de catraca, externo ao pisto, e que arrasta o sistema de pisto-broca, atravs de ranhuras existentes no pescoo do pisto. figuras3) Rotao por eixo de catraca

Este sistema utilizado em rochas mais duras e em maiores profundidades do que o sistema anterior e a catraca e lingetas esto montadas externamente ao pisto, aci ma dele, fazendo-se a transmisso do movimento de rotao atravs de um eixo de catraca.

4.1.4 Sistema de Limpeza

Os resduos de rocha produzidos pelo avano da perfurao devem ser removidos do furo para evitar reduo da eficincia ou travamento da broca. Por isso indispensvel que a perfuratriz tenha um sistema de limpeza.

A limpeza dos detritos dos furos deve ser a mais rpida possvel, para se obter mxima velocidade de penetrao. Existem, basicamente, quatro sistemas de limpeza: Ar gua. Espuma Lama

O primeiro sistema mais simples, por questo de instalao e manuseio da perfuratriz. Utiliza-se o segundo sistema apenas quando a poeira assim o exigir ou em alguns casos excepcionais (grandes profundidades, etc.). A limpeza a ar no apresenta maiores problemas, pois as perfuratrizes tm todas um dispositivo automtico de sopro por dentro da broca ou das hastes rosqueadas. Quando assim for conveniente, poder utilizar perfuratrizes que no sopram os detritos, mas o sugam, por dentro do mesmo furo da broca (sistema Vacum-jet da Ingersoll Rand, etc.). Outro sistema utilizado em grandes perfuraes um exaustor de poeira, montado boca do furo. VELOCIDADE DE AR REQUERIDA E DISPONVEL PARA PERFURAO A funo do ar remover o material cortado do furo e resfriar o rolamento da broca tricnica. Esta remoo do material cortado do fundo do furo conhecida como limpeza do furo. importante que a perfuratriz tenha uma velocidade de ar suficiente para mover os fragmentos de rocha rapidamente para o topo do furo. Se a velocidade inadequada o material cortado no ser removido do fundo do furo dentro de uma revoluo da broca. Dessa forma, eles sero retrabalhados e partculas muito finas so geradas. Um indicativo de volume insuficiente de ar a presena de partculas finas no material perfurado. Uma limpeza deficiente do furo implica numa reduo da taxa de penetrao e na reduo da vida til da broca. O movimento dos fragmentos na rea anular entre a haste de perfurao e a parede do furo um processo complexo que no pode ser modelado com exatido. Experimentalmente, Bauer & Crosby (1990) encontraram que a velocidade de retorno dos fragmentos pode ser expressa como segue: Um = 264 x Onde: Um = velocidade de retorno dos fragmento s da perfurao, em ft/min; = densidade do fragmento em lb/ft ;3 1/2 1/2

xd

d = dimetro do fragmento em polegadas. O compressor da perfuratriz, para uma boa limpeza do furo, deve fornecer uma velocidade de ar 2,5 vezes superior velocidade requerida para remo o da rocha (Crosby, 1998). A quantidade de ar disponvel para a limpeza do furo obedece a equao bsica de fluxo de ar: Q=vxA onde: v = velocidade do ar; A = rea da seo transversal. Utilizando-se esta equao possvel calcular a velocidade disponvel para a limpeza do furo em funo da vazo do compressor da perfuratriz, do dimetro do furo e da haste de perfurao. A rea anular de passagem do fluxo de ar a diferena entre a rea do furo e da haste, conforme figura abaixo.

rea anular de passagem do ar de limpeza do furo Fonte: Morais, 1999. O clculo da velocidade de ar disponvel na perfuratriz para a limpeza do furo ser: BV = Q / A => BV = 4.Q /a

. (D D ) =>f h

2

2

BV = 183,3 x Q / (D D ) Onde:f h

2

2

BV = velocidade de ar disponvel para a limpeza do furo, em ft/min; Q = vazo real do compressor, em CFM (ft /min); D = dimetro da coroa em polegadas (in);f 3

D = dimetro da haste em polegadas (in); 183,3 = fator de converso de unidades. Para se obter um melhor desempenho em perfurao, a velocidade de limpeza um fator importante no equipamento de perfurao. A velocidade de retorno do material perfurado no fundo do furo varia de acordo com as condies de perfurao, isto , densidade da rocha, profundidade do furo, um idade do material, tamanho da partcula e as condies do macio (presena de descontinuidades). O consenso da maioria dos especialistas que a faixa da velocidade do ar de 5.000 7.000 ft/min (1.525 2.135 m/min) representa os valores mnimos para material seco e 7.000 9.000 ft/min (2.135 2.745 m/min) para material mido ou de densidade elevada, como por exemplo o minrio de ferro.h

de mxima importncia que a quantidade de ar necessria perfeita limpeza do furo seja suficiente para expulso fcil das partculas proveniente da desagregao produzida pelos impactos da pastilha sobre a rocha. Para limpeza com gua, tornam-se necessrios cuidados especiais. Primeiro, a presso de gua deve ser igual ou levemente inferior presso do ar na hora d e maior formao de p, que o emboc amento. Devido a isto, as perfuratrizes modernas vm equipadas com cabeote automtico que abre a admisso de gua de ar comprimido, tudo pela mesma alavanca de comando. Os cuidados tidos ultimamente com as perfuratrizes tm resultado em sopro chamado adicional, que combina limpeza de gua e ar e d, ao concluir a perfurao, um sopro final,

para perfeita limpeza do furo, atravs da paralisao da perfuratriz e uso integral do ar para limpeza. A mistura gua + detergente (espuma) est se impondo cada vez mais, principalmente em minas subterrneas. Essa mistura resulta numa atmosfera livre de poeira . A limpeza com espuma necessita de pequenos volumes de gua, com isso se - elimina grandes instalaes. Numa instalao para a utilizao de espumas necessrio um tanque de 80 a 100 litros que o suficiente para uma jornada de trabalho. Mistura com gua numa proporo 1:800 a 1:3000. O tanque pressurizado pela linha de ar comprimido da perfuratriz. Uma mangueira conduz a mistura a um atomizador, onde o mesmo injeta o lquido no fluxo de ar que vai ao sopro da perfuratriz.

3. LAMAS DE PERFURAO

Desde os primeiros poos perfurados pelo sistema rotativo, j se usa de forma bem simples um composto a base de gua que tem por objetivo principal lubrificar a broca durante a perfurao. Sendo assim, os primeiros fluidos de perfurao desenvolvidos foram os de base aquosa. Ao longo dos anos, as lamas Base gua passaram a ser incorporadas por diversas substncias para que algumas de suas caractersticas e funes fossem melhoradas. Algumas destas substncias so: argilas, lcalis, sais, polmeros, gotas de leo (formando-se as emulses) e vrias outras substncias insolveis como barita, bentonita, argila e cascalho em suspenso. As composies destas lamas dependem ento das substncias nelas dissolvidas, dos materiais solveis ou dispersos nas formaes rochosas perfuradas, da quantidade de infiltrao da lama nos poros das formaes e outros. As lamas de perfurao so uma classe especial dos fluidos de perfurao usados principalmente para a explorao de poos de petrleo. O termo lama se refere basicamente consistncia espessa deste fluido, caracterstica esta obtida atravs da adio de inmeros materiais e elementos qumi cos. Existem inmeros tipos de lamas de perfurao, que so classificadas de acordo com a fase do fluido, alcalinidade, disperses e tipos de elementos qumicos utilizados. Segundo FERREIRA (2002), uma variedade de fluidos de base aquosa vem sendo desenvolvida desde o incio da perfurao dos poos de petrleo, porm podemos destacar

como componentes clssicos das lamas de base aquosa, a barita e a bentonita. A barita o nome comercial do sulfato de brio (BaSO4), empregado basicamente para aumentar a densidade do fluido (GRAY & DARLEY, 1981). A barita por ter uma densidade elevada, algo prximo de 4,5 kg/m3, faz com que a lama fique mais densa, ajudando na estabilizao da coluna de perfurao no fundo do poo. Quanto mais profundo for o poo, mais densa deve ser a lama para resistir presso hidrosttica a que o poo estar submetido. J a bentonita uma argila de origem vulcnica que possui uma granulometria muito fina (inferior a 0,002mm) e tem como principal componente a montmorilonita (GRAY & DARLEY, 1981). A montmorilonita um argilomineral do grupo das esmectitas (estrutura 2:1), apresenta forma lamelar, elevada atividade e se expandem na presena de gua. Esta possui inmeras caractersticas, destacando-se sua ao como viscosificante (diminuio da viscosidade), redutor de filtrado dentre outras. As formulaes das lamas de base aquosa foram evoluindo ao longo do tempo, ou seja, diversas substncias dissolvidas e em suspenso foram sendo incorporados e seu desempenho operacional foi sendo testad o. A partir do estudo e do teste destas novas formulaes, diversos parmetros operacionais de filtrao, de viscosidade, de lubrificao da broca, de toxidade, de densidade e de sua influncia na taxa de perfurao, foram sendo analisados. Atravs da anlise do resultado destes testes, as novas lamas foram evoluindo ao longo dos anos e passaram a ter formulaes mais especficas para cada tipo de poo a ser perfurado, ou seja, passaram a desempenhar cada vez melhor as suas funes. Sendo assim, alguns exemplos destas melhorias das lamas ao longo dos anos foram sendo obtidas (FERREIRA, 2002): O amido foi considerado um bom agente redutor de filtrado e passou a ser empregado tanto em formulaes de base aquosa quanto oleosa; Nos anos 30, o agente dispersante (redutor de viscosidade) mais popular para os fluidos de perfurao era o quebracho (tanino vegetal de colorao avermelhada). Estas lamas, que continham quebracho, possuam elevado pH e tinham como caracterstica a baixa fora gel e a grande tolerncia incorporao de slidos; Aps os fluidos contendo tanino (quebracho), foram desenvolvido os fluidos base de cal (Lime Muds), que possuam basicamente as mesmas Limpar o fundo do poo e levar os cavacos (fragmentos de rocha) de perfurao at a superfcie; Manter os slidos em suspenso durante a ausncia de bombeamento;

Exercer presso hidrosttica sobre as formaes, de modo a evitar o influxo de fluidos indesejveis (kick); Sustentar as paredes do poo evitando seu colapso; Resfriar e lubrificar a broca; Alm destas funes bsicas, existem determinadas caractersticas consideradas desejveis s lamas de perfurao, tais como: serem facilmente bombeveis; serem estveis quimicamente, terem baixo grau de corroso e abraso e no causarem danos s formaes rochosas. Alm disso, importante que as lamas tenham um baixo custo de aquisio e serem facilmente separveis dos cavacos na superfcie. 5. Lubrificao e manuteno de perfuratrizes A boa lubrificao caracterstica essencial, n o s da longa vida de uma perfuratriz, como tambm de seu rendimento. Para se conseguir boa lubrificao, torna -se necessrio ter um lubrificador adequado e o leo lubrificante recomendado. Nos modelos antigos, o leo lubrificante era colocado na prpria perfuratriz, num lubrificador embutido que a mesma possua. Este lubrificador embutido no tinha capacidade suficiente para longas operaes e exigia que se completasse seu nvel com muita freqncia. Devido a isso, passou -se a adotar o lubrificador extern o mquina, localizado na linha de ar. o chamado lubrificador de linha.5.1 Lubrificador de linha

O lubrificador de linha consta de um dispositivo intercalado de linha de ar, pouco antes da perfuratriz. Poder ser individual ou coletivo, servindo, nes te ltimo caso, a mais de uma perfuratriz, atravs de um manifold. O lubrificador fornece corrente de ar o leo perfeitamente dosado de acordo com a quantidade que est sendo consumida.

Este Venturi permite regulagem para ajustes co rretos. Verifica-se na perfuratriz, se a lubrificao est correta, de modo seguinte: Colocando a mo diante da descarga de ar, por meio minuto, deve -se formar leve camada de leo na leo na pele, indicando isso existe uma descarga de ar com leo vaporizado. O punho da broca deve ficar tambm levemente lubrificado, durante o servio, indicando tal fato que o leo atingiu todas as partes da mquina. O leo escorrendo pela perfuratriz indica o excesso e dever ser corrigido.

-

Os lubrificadores devero ter dimenses adequadas, conforme o tamanho e nmero das perfuratrizes. A quantidade de leo do lubrificador deve ser suficiente para o consumo de um turno.5.2 leo lubrificante

O consumo de leo lubrificante de 1,5 cm 3/m3 de ar comprimido. A colocao correta de um lubrificador de linha de aproximadamente 3 m da perfuratriz. Desta forma, no prximo demais para atrapalhar o operador, nem longe demais para poder produzir depsito de leo nas paredes da tubulao. Com leo lubrificante utilizam -se os leos da srie Rock- Drill Oils que tem as seguintes caractersticas importantes: Boa adesividade - O leo deve ter boa resistncia de pelcula e, como tal, deve ter aditivos do tipo EP (extrema presso). Boa emulso - O ar comprimido normalmente est mais ou menos saturado de vapor dgua. O leo lubrificante deve possuir aditivos que permitam uma perfeita emulso com a gua, sem que haja perda das propriedades lubrificantes. O leo deve tambm ter, com isto, propriedades anticorrosivas. Viscosidade correta O leo lubrificante no deve ter uma viscosidade elevada demais, para evitar perturbar a ao de vlvulas. A viscosidade tambm no deve ser baixa demais, para no ser eliminada com o ar comprimido. A viscosidade correta para as condies brasileiras a seguinte: 98,8C - 60 a 70 seg; 37,8C - 500 a 600 seg. Uniformidade - Uniformidade de lubrificao a altas e baixas temperaturas.

Ponto de fulgor - Ponto de fulgor elevado, a fim de evitar dieselagem da perfuratriz em

dias muitos quentes.Atxico: o leo deve conter aditivos que evitem irritao de mucosas ou nuseas. Resduo de carbono 0,3% (mximo). cidos Graxos livres (% olicos) - 0,4% mximo.

Nunca se deve fazer economia no leo lubrificante, considerando o estrago que um leo incorreto pode trazer. leos comuns da srie HD, Motor oils, etc., no servem. No possuem em geral a propriedade de se emulsionarem. Um teste fcil de verificar a emulsionabilidade de um leo correto misturar em partes iguais leo e gua. A emulso que se forma ter de se conservar no mnimo 24 horas sem separao sensvel.Tipo Marca Tipo Patent Rock Drill Mobil oil Almo oil 3 Castrol Oil light Shell Tonna Oil F Esso Rock Drill Ep 65 Texaco Rock Drill lubrificant Ep Ipiranga Ipidril 63 ---------------5.3 Manuteno preventiva / consertos Marca

Para a perfeita manuteno da perfuratriz deve ser obedecido o seguinte programa de manuteno preventiva:Antes de iniciar a operao diria: Verificar se as mangueiras de ar e de gua esto limpas de impurezas e /ou de gua de

condensao, antes de coloc-las na perfuratriz. Verificar se o lubrificador de linha est com leo suficiente (Nvel do leo do Lubrificador )

e na posio correta. Verificar se bucha de rotao est limpa e sem desgaste excessivo. Nvel do leo Hidrulico Condies do Mandril Corrente de trao Condies do carro (troloy) Parafusos soltos Trincas Verifique as alavancas de comando NOTA: Toda anormalidade ou defeito deve ser anotada na parte diria e comunicada ao

encarregado, para tomar as providncias.

Durante a operao diria: Verificar se a lubrificao da perfuratriz est correta. A cada 200 horas de trabalho: Recolher a perfuratriz oficina, desmontar e revisar completamente.

Tomando os cuidados acima, a vida da perfuratriz ser lon ga e seu rendimento ser aprecivel. A fim de complementar uma boa manuteno preventiva com uma boa reviso e um conserto adequado, sero dadas algumas diretrizes gerais sobre os cuidados ao ser examinada maquina, depois de 200 horas de trabalho. Estas operaes de exame e conserto esto gradualmente resumidas e generalizadas. Detalhes particulares de cada fabricante devero ser examinados junto ao Manual de Instrues do mesmo. A perfuratriz, quando vem do servio, deve ser desmontada sobre uma bancada. A seguir, as peas sero examinadas antes da lavagem, a fim de verificar como trabalharam e como a lubrificao est funcionando. Depois, so lavadas em lquido solvente no detonante. Cada pea receber sua ateno e ser trocada ou retificada, conforme o caso.4.2 Perfuratrizes Rotativas

So perfuratrizes que transmitem broca apenas movimento de rotao, no havendo percusso sobre a broca, sendo assim a demolio da rocha no furo somente por rotao da broca, que trabalha com presso constante. Utilizam toda energia na rotao. Alcanam um rendimento timo em rochas brandas. A penetrao determinada pelo desenho da coroa. O comando eltrico ou hidrulico. Com o objetivo de girar as hastes e a broca para efetuar a perfurao, as perfuratrizes possuem um sistema de rotao montado, geralmente, sobre uma unidade que desliza no mastro da perfuratriz. Esta unidade geralmente denominada de cabea rotativa. O sistema de rotao constitudo por um motor eltrico ou um sistema hidrulico. O primeiro utilizado nas mquinas de maior porte, pois aproveita a grande facilidade de regulagem dos motores de corrente contnua, num intervalo de 0 a 100 rpm (Jimeno,1994). J o sistema hidrulico consiste de um circuito hidrulico com bombas de presso contn ua, com um conversor, para variar a velocidade de rotao do motor hidrulico. Na perfurao rotativa, a broca ataca a rocha com a energia fornecida pela mquina haste de perfurao, que transmite a rotao e o peso de avano (carga) para a broca. O mecanismo de avano aplica uma carga acima de 65% do peso da mquina, forando a broca em direo rocha. A broca quebra e remove a rocha por uma ao de raspagem em rochas macias, esmagamento triturao - lasqueamento em rochas duras ou por uma combinao destas aes (Crosby, 1998).

O equipamento montado sobre uma plataforma ou carreta para facilitar a locomoo. De acordo com o tipo de broca, as perfuratrizes rotativas podem demolir a rocha de vrias maneiras:Perfurao por corte executa esta com pontas dispostas ao longo da periferia da coroa,

so as chamadas drag bits.

Perfurao

trabalha com coroa de diamantes. So utilizados, principalmente, em abertura de poos, sondagens e etc. Modelos modernos tm utilizado opor abraso

equipamento duplo: entre a parede do furo e a parede externa dos tubos, a gua (ou lama) permanece esttica, evitando levitao. A limpeza feita por retirada do material de limpeza (e dos testemunhos) por dentro do tubo central, fazendo com que a perfurao e a amostragem sejam simultneas.Perfurao por quebra Roller- heades, usadas em petrleo.

As brocas tricnicas consistem de trs componentes principais: os cones, os rolamentos e o corpo. Os cones so montados sobre os eixos dos rolamentos os quais so parte integrante do corpo da broca. Os elementos cortantes dos cones consistem de linhas circunferenciais de dentes salientes (ex. botes ou dentes). O tipo de formao rochosa de fundamental importncia para se definir a geometria dos insertos de tu ngstnio. Ao se projetar uma broca tricnica deve -se procurar maximizar a vida til e a taxa de penetrao. Isto uma tarefa de difcil equacionamento, pois para se alcanar altas taxas preciso insertos de geometria agressiva, que por sua vez apresentam maior facilidade de quebra. A tabela 1 mostra as principais geometrias dos insertos de carbeto de tungstnio com suas respectivas aplicaes.Geometria dos insertos e suas aplicaes

Formao Geolgica

Forma do inserto

Forma do Inserto

Aplicao

Resistncia Compresso

Dente alongado Macia

Perfura economicamente formaes macias que podem ser perfuradas com brocas de dentes de ao. Mxima taxa de penetrao com mnimo de fora de avano. Para formao mdia e pouco abrasiva. Alta taxa de penetrao com baixa

0 10.000 psi 0 69 MPa

Mdia

Em forma de dente

10.000 20.000

carga sobre a broca.

psi 69 138 MPa

Dura

Cnico

Para formao dura e abrasiva. Requer alta carga sobre a broca. Para formao muito dura e abrasiva, requerendo altssima fora de avano. Estrutura de corte durvel e de longa vida.

20.000 40.000 psi 138 276 MPa

Muito Dura

Ovide

40.000 100.000 psi 276 689 MPa

Fonte: Security, s.d.

Perfuratriz de Plena Seco Vem sendo cada vez mais incrementado o sistema de

perfurao de tneis e poos de minas a plena seco, pelo mtodo de full-boring. Por este sistema, j tem sido perfurados seces com dimetros de at 170' (4.+30m) e shafts de at 2200' (650m) de profundidade. O equipamento semelhante ao da perfurao para petrleo, porm o dimetro bastante maior. Os roller-heads fazem o servio de duas formas: por furo-piloto e alargamento; e por perfurao nica. Procurar na rede euro tunelVantagens do Sistema As paredes escovadas so uniformes e o perigo de quebra de rocha remoto. Eliminao do over break, til para o caso de concretagem posterior. Mo de obra muito mais reduzida. Em rochas brandas, a velocidade de perfurao total do sistema superior aos mto dos convencionais que utilizam explosivos. O material extrado uniforme, podendo ser transportado por correias transportadoras. No h abalos devido a exploses. Desvantagem do sistema A vantagem da velocidade de perfurao diminui com o aumento da du reza da rocha. O custo da mquina elevado e ter de ser amortizado na obra em que esta sendo aplicado. O fundo (ou soleira) circular. Raise Boring

O Sistema Raise Boring um processo moderno de perfurao de rochas, mediante o qual se efetua furos verticais ou inclinados entre os diferentes nveis que devem ser conectados entre si. Nveis estes, ambos em baixo da terra ou um nvel pode na superfcie e o outro nvel em baixo da terra.Aplicaes

A perfurao Raise Boring est sendo amplamente utilizada tanto na minerao como em projetos civis. Entre as principais aplicaes na minerao podemos mencionar: i. ii. iii. iv. Ventilao. Transferncia de material. Furos de Servios. Acesso ao pessoal.

Entre as aplicaes em projetos civis, teremos: i. ii. iii. iv. Linhas de escoamento de gua em projetos hidrulicos. Armazenamento de petrleo ou dejetos nucleares. Acesso de diversos equipamentos como cabos, tubos, etc. Ventilao em tneis largos.

Equipamento de Perfurao Raise Boring

O Equipamento de perfurao Raise Boring formado pelos seguintes equipamentos: i. ii. iii. iv. Mquina Raise Boring, que proporciona a fora de impulso e rotao requerida para ruptura da rocha. Unidade de Potencia, que proporciona a energia necessria para a unidade Raise Boring. Painel de Controle, que permite ao operador da maquina controlar o movimentos vertical e de rotao da coluna de perfurao. Coluna de perfurao, que permite conectar a unidade Raise Boring com os elementos de corte da rocha. Este sistema de perfurao oferece segurana e rapidez. Obtend o uma relao equilibrada e um baixo custo.

i.

O primeiro ciclo de trabalho da mquina efetua sua operao por cima ou por baixo da terra para efetuar o que se denomina o furo piloto. Cada tubo piloto tem uma largura de 1,5 metros e um peso apro ximado de 300 Kg. Ao terminar a operao piloto, que est determinada pela largura do furo, instalada cabea rimadora, que de acordo com as caractersticas e especificaes do furo, varia em sua capacidade de dimetro. Uma lograda a instalao dessa cabe a

ii.

iii.

comear o processo de rimado. Ao ser instalada a cabea rimadora, comea lentamente o processo de rimado. Este processo se obtm puxando fortemente de baixo para cima com uma fora que ser determinada pelo equipamento que est sendo utilizado. So numerosas as empresas de minerao peruanas que utilizam este moderno sistema

de perfurao.

Boxhole Drill

4.3 Perfuratrizes Rotativo-percussivas

Estas perfuratrizes apresentam rotao contnua, alm de percusse s sobre a broca. Diferem das perfuratrizes percussivas porque estas, alm do porte menor, tm rotao da broca descontnua. Utilizam cerca de 80% da energia em rotao e o restante em percusso. So de acionamento hidrulico e/ou pneumtico. Seu desenvolvi mento nos ltimos anos tem indicado estas como as provveis sucessoras das perfuratrizes de percusso. Os tipos mais comuns de perfuratrizes rotativo-percussivas utilizam o ar comprimido apenas para a percusso, tendo um pisto totalmente livre. Algumas caractersticas so essncias: - Separao completa de rotao e percusso. - Presso constante e elevada sobre a coroa. - Controles independentes da rotao e da percusso, permitindo sua adaptao a cada tipo de rocha. - Desenho especial da coroa, sua for ma e constituio de pastilha so de acordo com a natureza da rocha. Atualmente, as perfuratrizes conven cionais ainda superam, em alguns casos, as perfuratrizes rotativo-percussivas, devido maior mobilidade, ao menor corte, ao menor custo de aquisio e a menor inverso de equipamento. As perfuratrizes roto-percussivas geralmente exercem um papel menor quando comparadas com as mquinas rotativas nas operaes mineiras a cu aberto. Sua aplicao limitada a produo das pequenas minas, perfurao secu ndria, trabalhos de desenvolvimento e desmonte controlado. Porm, o sistema de furo abaixo ou de fundo de furo (down the hole) com dimetro de perfurao na faixa de 150 mm (6) a 229 mm (9) vem ganhado campo de aplicao nas rochas de alta resistncia p or propiciar maiores taxas de penetrao quando comparadas com o mtodo rotativo. Os equipamentos roto-percussivos se classificam em dois grandes grupos, segundo a posio do martelo: martelo de superfcie (Top -Hammer); martelo de fundo de furo (Dow n The Hole). Por muitos anos estes equipamentos foram operados, exclusivamente, usando martelos pneumticos. Nos ltimos 15 anos mquinas hidrulicas tm sido introduzidas no mercado. O alto custo de capital das perfuratrizes hidrulicas compensado por um menor custo operacional e maior produtividade quando comparadas com mquinas pneumticas (Crosby, 1998).

3.2. FUNDAMENTOS DA PERFURAO ROTO-PERCUSSIVA

A perfurao roto-percussiva se baseia na combinao das seguintes aes:Percusso: os impactos produzidos pelas batidas do pisto do martelo originam ondas de

choque que se transmitem rocha.Rotao: com este movimento se faz girar a broca para que se produzam impactos sobre

a rocha em diferentes posies.Presso de avano: para se manter em contato a ferramenta de perfurao e a rocha

exercida uma presso de avano sobre a broca de perfurao.Fluido de limpeza: o fluido de limpeza permite extrair os detritos do fundo do furo.

O processo de perfurao da rocha com este sistema se divide em cinco etapas, tal como na figura 10.

Figura 10: Fases de formao do furo para o mtodo roto-percussivoFonte: Hartman, 1959.

a) Contato da broca com as rugosidades da rocha; b) formao de fraturas radiais a partir dos pontos de con centrao de tenses e formao de uma cunha em forma de V; c) pulverizao da rocha da cunha por esmagamento; d) formao de fragmentos maiores nas zonas adjacentes cunha;

e) evacuao dos detritos pelo fluido de limpeza. Esta seqncia se repete com a mesma cadncia dos impactos do pisto sobre o sistema de transmisso de energia para a broca. O rendimento deste processo aumenta proporcionalmente com o tamanho de fragmentos de rocha liberados durante a perfurao, porm deve -se respeitar o tamanho da rea anular entre as paredes do furo e da haste.

figuras4.4 Perfuratrizes de Furo Baixo (Down The Hole ou In The Hole )

Acionadas hidraulicamente e/ou pneumaticamente, so similares s anteriores, mais executam furos maiores e mais profundos (4 at 9). A perfuratriz dissociada em duas partes, ficando a rotao (em geral hidrulica) fora do furo e a percusso (em geral pneumtica) dentro do furo, acompanhando a coroa. O esforo de percusso para a extremidade da broca onde efetivamente ocorre demolio da rocha para avano do furo, feita nos outros tipos de perfuratrizes atravs de segmento de ao unido por roscas chamadas haste. Dessa forma, ao se atingir profundidades razoavelmente grandes, estaremos produzindo o esforo percussivo na superfcie e transmitindo-o por meio das hastes at a extremidade do furo. Decorre da haver considervel dissipao de energia prejudicando o avano da perfurao. Estas perfuratrizes foram desenvolvidas para evitar essa dissipao de energia. Um mecanismo de percusso ao invs de ficar na superfcie, est na extremidade da broca, junto com a coroa, isto , junto parte mais externa da broca, a que trabalha contra a rocha. Dessa, a energia do ar comprimido convertido em percusso aplicado praticamente todo na perfurao, eliminando -se as dissipaes ao ngulo do colar de haste.

Comparando-se as perfuratrizes percussivo-rotativas desvantagens com as perfuratrizes de furo abaixo.

notam-se

vantagens

e

ESQUEMA DA DTH

Vantagens

-

No ocorre dissipao de energia de percusso no colar de hastes.

- A limpeza do furo mais eficiente. - O rendimento em metros de furo maior para a mesma quantidade de ar comprimido. Desvantagens A velocidade de perfurao menor. A ruptura ou travamento do colar de haste (onde significa perda total da perfuratriz);

.

A vida til das pastilhas menor. No trabalha bem em rochas muito fraturada ou na presena de gua.

Avano AVANOS ( sistemas de avano) : So os sistemas que transmitem esforo perfuratriz, pressionando -a para que no salte. Os principais so : Marteletes sobre avano pneumtico; Em desuso, ao por ar comprimido. Economizam-

se mo de obra, presso uniforme economiza brocas, boa produtividade da perfuratriz. No se usam mais em tneis, e a cu aberto chamam -se bencher. Para que ocorra um trabalho efetivo de demolio da rocha e conseqente desenvolvimento da perfurao, necessrio que seja exercido um esforo s obre a perfuratriz. esse esforo, aliado percusso e rotao, que faz progredir o furo.

O esforo pode ser exercido fisicamente pelo operador da perfuratriz. Esse tipo de avano, sendo o avano a entidade que produz o esforo, utilizado nas perfura trizes manuais. O esforo do homem sobre a perfuratriz transmite -se broca e a pastilha. Sem a aplicao desse esforo, ou quando insuficiente, a perfuratriz fica saltitando na perfurao, improdutivamente. A necessidade da reduo de custos da mo-de-obra e a meta de procurar sempre aumentar a produo levaram ao desenvolvimento de avanos que prescindem totalmente do esforo humano. Desta forma apareceram sistemas cuja finalidade a de exercer presso sobre a perfuratriz. Nos servios de escavao a cu aberto, os sistemas adotados so: - Avanos pneumticos; - Avanos de Corrente; - Avanos de parafuso.Avano pneumtico

o sistema de avano acionado por ar comprimido. Um conjunto pisto-cilindro ligado perfuratriz. O esforo sobre a perfuratr iz produzido pelo deslocamento do pisto contra o cilindro apoiado em um ponto fixo. O avano pneumtico poder ser: -Simples; -Retrtil; -Telescpico; -Automtico etc.

O avano simples j foi descrito. Em alguns casos utilizam-se dois pistes concntricos, que permitem no s avanar a perfuratriz, com tambm recolh-la; temos ento o avano retrtil. Em lugares confinados, o avano poder apresentar problemas de espao e ento executado sob forma telescopia, em diversas seces. O tipo retrtil pode ser adaptado a escadas (sistema sueco de perfurao sobre escadas), permitindo ao operador movimentar duas perfuratrizes simultaneamente. O avano automtico avana e recolhe automaticamente, trabalha sobre escadas e um operador poder operar trs perfura trizes, com auxlio do mesmo. Quando se deseja obter maior maneabilidade do equipamento ou quando as perfuratrizes, devido a seu porte, no permitem manuseio a mo, so montadas sobre avanos de lana, manobrados hidrulicos ou a mo. Os avanos movimentam a perfuratriz atravs de um motor pneumtico, que aciona uma corrente, formando as perfuratrizes sobre avano de corrente. Outras vezes, a perfuratriz acionada pelo motor, atravs de um parafuso, constituindo as perfuratrizes sobre avano de parafuso.

A garra travada no solo, em posio favorvel. O avano pneumtico recebe ar comprimido atravs da entrada indicada com o n6 na figura acima. A vlvula de regulagem (8) permite ento adequar o fluxo de ar que adentra o sistema de avano. Esse ar desloca o pisto relativamente ao cilindro. Como o cilindro est travado no solo pela garra, o pisto exerce ao contra a perfuratriz, isto , surge um esforo da perfuratriz contra a broca e desta contra o furo. Aumentando -se o fluxo de ar atravs da v lvula (8), aumenta-se a presso da perfuratriz contra a broca.

As vantagens do avano pneumtico sobre o manual (exercido pelo operador) so: - Economia de mo-de-obra. Um operador poder operar dois ou trs conjuntos avano perfuratriz; - A presso de avano mantida com maior uniformidade, resultando em economia de brocas; - Maior produtividade da perfuratriz. Os avanos pneumticos so muito empregados na escavao de tneis. Nas escavaes a cu aberto aparecem com o nome de bencher.Avanos de corrente

No avano de corrente o esforo sobre a perfuratriz exercido mecanicamente por uma corrente ligada a ela, tracionada no sentido de provocar presso da perfuratriz contra a broca e desta contra a rocha.

Os principais componentes do avano de corrente so; 1234Estrutura de suporte Placa deslizante Motor Corrente

5- Roda dentada A estrutura de suporte constituda por dois perfis justapostos. Na extremidade superior do suporte fica a roda dentada por onde passa corrente. O motor acionado por ar comprimido e solidrio estrutura possui uma roda dentada que faz a corrente caminhar. Avano de corrente ; Robustos, conserto fcil, presso constante. velocidade de perfurao. So os mais comuns Quanto mais branda a rocha, maior a

Fig. Principais componentes do avano de corrente A placa deslizante, que se move ao longo da estrutura de suporte, est presa a corrente. Em conseqncia, funcionando -se o motor, este movimenta a corrente que por sua vez desloca a placa. A perfuratriz fica parafusada na plac a deslizante e desloca-se com ela. O avano de corrente largamente utilizado nos trabalhos de escavao a cu aberto. Embora a perfurao possa no apresentar grande preciso com relao direo, esse tipo de avano muito robusto e facilmente reparvel. A presso exercida sobre a perfuratriz constante, de maneira que, quanto mais branda a rocha, maior a velocidade de perfurao.Avano de parafuso Avano de parafuso; Vantagens: velocidade de perfurao constante e alta, posio externa e superior do motor

o torna invulnervel a choques, grande vida til do parafuso. Desvantagens: quebras na estrutura de suporte, parafuso danificado tem de ser trocado por novo. Nesse tipo de avano o esforo sobre a perfuratriz exercido mecanicamente por um longo parafuso que substitui a corrente do avano de corrente. A perfuratriz presa por meio de parafusos numa placa deslizante que pode ser deslocar ao longo da estrutura de

suporte. A placa deslizante tem na base uma rosca que penetrada pelo parafuso do avano. O parafuso gira por ao de um motor a ar comprimido que fica na extremidade superior da estrutura de suporte. medida que o parafuso gira, a placa deslizante sobe ou desce na estrutura conforme o sentido de rotao dado ao parafuso. Quando o paraf uso gira no sentido de fazer a placa deslizante descer, ento exercido um esforo sobre a perfuratriz, que provoca o avano. As partes componentes principais do avano de parafuso so, portanto: - Estrutura de suporte; - Parafuso; - Placa deslizante com rosca; - Motor de rotao. As vantagens geralmente apresentadas para o avano de parafuso so: - Maior rapidez na perfurao - A posio do motor na extremidade superior torna -o menos vulnervel a choques - Vida til do parafuso da ordem de 50.000m de perfurao. Como desvantagens so apontadas: - A estrutura de suporte, constituda de liga especial de alumnio, facilmente danificvel por choques; - No caso do parafuso ser danificado, no resta alternativo seno substitu -lo. As vantagens e desvantagens indicadas acima, quando comparadas com as do avano de corrente, mostram vantagens acentuadas deste para os servios normais de escavao a cu aberto para demolio de rocha. Ocorrendo avaria na corrente podem -se substituir alguns elos para repar -la. Tambm, ocorrendo avaria na estrutura de suporte, poder ser reparada, por no ser feita de liga especial.

LOCOMOO:

Existem trs tipos de deslocamento: entre furos, abrigo durante exploses, mudana de frente de trabalho.Locomoo manual : pequenas perfuratrizes para distncias pequenas. Para distncias

maiores, caminho basculante.

Locomoo tracionada : as perfuratrizes e avanos so montadas em chassis sobre rodas.

Equipamentos de peso mdio, trao manual para pequenas distancias.Locomoo prpria: montadas sobre tratores, geralmente de esteiras, que podem inclusive

rebocar os compressores de ar. Para equipamentos possantes.

TAMANHO DAS PERFURATRIZES:

Perfuratrizes MANUAIS so usadas em: pequenas pedreiras, pequenos cortes rodovirios, servios que exijam pequena produo mensal, desmonte de mataces e aprofundamento de escavao para fundaes, fogachos em pedreiras, perfuraes espordicas em jazidas para pavimentao e acabamento de cortes e valas de drenagem. Transportadas manualmente em pequenas distancias e em caminhes.BENCHER (perfuratrizes em carretas).

O bencher (perfuratriz + avano), associando uma

carreta sobre dois pneus de borracha macia forma um conjunto tambm chamado bencher, de fcil deslocamento tracionado e que precisa ser bem ancorado para o trabalho. Furos de mais de 3 m. Em desuso .

WAGON-DRILL: mesmo conceito do bencher, mas sobre quatro rodas e com barra de

trao. Motor de rotao. Permite perfuraes inclinadas at 40 com a vertical. Freios e estabilizadores, brocas de extenso. Dimetros de furo de 40 a 64 mm, perfuratriz de 45 a 170 kg. Aceitam DTH para furos de dimetro at 4 polegadas. Uso: desmonte para britagem, escavao rodoviria 2 e 3 categoria, escavao para fundao de barrage ns, desmonte para produo de racho com a finalidade de enrocamento, perfurao para ancorar muros atirantados.PERFURATRIZ SOBRE TRATOR: (AIR TRACK, CRAWLER DRILL) trator de esteiras

acionado por ar comprimido, brocas de 27 a 45 mm, perfuratrizes de ce rca de 30 kg, avano de corrente, consumo de ar cerca de 17 m 3/min e 7 kg/cm2. sistema de ar. Angulao frontal ou lateral muito verstil.Usos: Com uma perfuratriz percussivo-rotativa e avano de corrente:

Aceitam DTH.

Muitas

alternativas quanto a tamanhos. Existem com duas perfuratrizes trabalhando com o mesmo

Escavao de: bancadas em pedreiras, fundao barragens, cortes rodovirios, perfurao poos, ancoragem, injeo de cimento.Com duas perfuratrizes e dois avanos de corrente:

Escavao de bancadas baixas, abertura de valas e assentamento de dutos, perfuraes secundrias, escavao rodoviria segunda categoria com explosivo e pr fissuramento.Com motor de rotao, DTH e avano de corrente:

Escavao em bancadas com dimetros de 3 a 9 e profundidades maiores que 25 m.Com motor de rotao, avano pneumtico ou de corrente e compressor prprio:

Furos de dimetro maior que 4 e grandes profundidades; servios de alta produo (> 100 000 m3 mensais) e s quando o topo da bancada suporta seu pe so.

PRODUO HORRIA DA PERFURAO:

Fig. ngulos e posies de perfurao de perfuratrizes sobre trator

PRODUO HORRIA DA PERFURAO Fases de um ciclo de perfurao:

T1) T2) T3) T4)

alinhar a broca e embocar o furo (tempo fixo); perfurao (tempo varivel com profundidade, tipo de rocha, velocidade de avano da manuseio e colocao de hastes (tempo fixo para cada extenso); retirada das hastes (tempo fixo para cada haste retirada);

perfuratriz;

T5)

deslocamento para novo furo (tempo fixo).

T = T1+T2+T3+T4+T5 Chamando L o nmero de minutos efetivamente trabalhados por hora, (geralmente 50), e H1 a extenso do furo em metros, temos, em metros por hora,

Ph = 60 . L . H1 / T6. BROCA INTEGRAL

uma pea nica, de ao especial, perfil sext avado, dotado de um furo longitudinal e composto de punho, colar, haste e coroa.

O furo longitudinal permite o fluxo do agente de limpeza, possuindo um alargamento no punho onde se aloja a agulha da perfuratriz. Usa-se comumente um tipo de punho, cu jo comprimento de 108 mm (4 ) e chamado de punho longo. Apresenta a vantagem de propiciar maior alinhamento ao conjunto de perfuratriz broca do que o punho curto usado antigamente. Nas brocas de 25,4 mm (1), fabrica-se alm do punho normal o chamado punho extra-longo, com 159 mm (6 ), utilizado em perfuratrizes de maior potncia.

O punho se aloja na bucha da perfuratriz recebendo atravs desta o movimento de rotao. Alm disso, recebe diretamente em sua superfcie de impacto, a energia de percusso do pisto. A adaptao do punho bucha deve ser precisa e para tanto as peas so fabricadas obedecendo norma ISO. O colar delimita a penetrao da broca no interior da perfuratriz, recebendo desta a presso de avano. Serve ainda para prender a broc a ao segurador da perfuratriz, impedindo uma eventual perda da ferramenta ao se atravessar cavidades da rocha em perfuraes verticais, permitindo alm do mais a sua retirada do furo quando necessrio. A haste constitui a parte central da broca integral, a travs do qual transmitida coroa a energia de percusso, a rotao e a presso de avano recebido da perfuratriz.

coroa inserida uma pastilha de metal duro (carboneto de tungstnio e cobalto) e que vem a ser a parte que realmente executa a quebra d a rocha. A coroa possui ainda um orifcio, por onde escoa o agente responsvel pela limpeza. As dimenses ideais da coroa foram objeto de longos estudos e testes e como resultado so hoje utilizados os seguintes valores:

= 4

=80mm

R= 110

As brocas integrais so fabricadas nas chamadas sries constitudas de mdulos de comprimentos e dimetros determinados. Os mdulos de uma determinada srie utilizados para se atingir uma certa profundidade num dado servio, constitui o que co mumente se denomina escala. Para perfuraes horizontais freqentemente as trocas so feitas a cada 1,60 m ou a cada 2,40m. J em perfuraes verticais, de baixo para cima, as trocas se efetuam normalmente a cada 0,80m ou 1,60m. Para possibilitar que uma determinada broca seja introduzida no furo executado pela broca anterior de uma mesma srie, as brocas sucessivas vo reduzindo gradual e progressivamente o dimetro em 1mm.

Geralmente as brocas de 0,40m das sries 11 e 12, so utilizadas nos casos em qu e, face s condies de servio, haja dificuldade para iniciar o furo (emboque) com brocas de maiores comprimentos. As brocas das sries 21, perfil 19,0 mm (3/4) e srie 14, perfil de 22mm (7/8), so utilizadas comumente na perfurao dos fogachos. As brocas da srie 31 e 32 perfil de 25,4mm (1) so usadas normalmente em perfuratrizes de maior potncia providas de mecanismo de avano.

BROCAS PERCUSSIVAS

Brocas percussivas geralmente tm um papel minoritrio se comparada com as maquinas rotativas nas operaes de superfcie de minerao. Suas aplicaes esto limitadas pela produo de perfurao em pequenas minas, perfuraes secundrias, desenvolvimento do trabalho e controle de detonao. A dois tipos principais de perfurao ( ). As mquinas men ores utilizam brocas do tipo impulso alocadas ( ) ( ) designados para ( ) o ar compressor requerido. Os tamanhos tpicos dos buracos so de 63-150 mm (2 -6) em mdia. As mquinas maiores so ( ) e alto confinadas. As torres de perfurao permitem um pao nico de perfurao de 7,6 -15,2 m ( 25-50 ps) com tamanhos de buracos na mdia de 120 -229 mm (4 3/4 9) de dimetro. Essas mquinas maiores so quase exclusivamente operadas usando martelos de furo baixo. Por muitos anos essas mquinas foram exclusivamente operadas usando-se martelos pneumticos. Nos ltimos quinze anos mquinas hidrulicas tm sido introduzidas na classe de tamanhos menores. O maior custo capital destas brocas hidrulicas a compensao pelos custos mais baixos de operao e o aumento de produtividade comparado com as mquinas pneumticas semelhantes. Outro aspecto que est se tornando cada vez mais importante a reduo de barulho produzido pelas brocas hidrulicas. As vantagens das mquinas hidrulicas podem ser sumarizadas como se segue:

a) Elas so ( ), movidas a diesel e no requerem um compressor auxiliar para operao de perfurao; b) A energia liberada em cada pancada incrivelmente maior que a contraparte pneumtica resultando em taxas de penetrao mais rpidas; c) A falta de ar exaurido resulta em nveis mais baixos de barulho e problemas de resfriamento reduzidos se comparado com as brocas pneumticas; d) O consumo de energia at 66%; e) Mquinas reduzidas e ( ) ( ) .

A broca percussiva ( ) oferece um nmero de vantagens acima das brocas de furo baixo. Brocas ( ) frequentemente tem taxas de penetrao maior que brocas de furo baixo em buracos ( ) na mesma operao com ar pressurizado,desde que a rea com martelo pisto possa ser mais larga que a rea do furo de detonao. Com os mar telos de furo baixo a rea pisto deve necessariamente ser menor que a rea do furo de detonao. Brocas ( ) podem perfurar buracos menores que as mquinas de furo baixo, as quais so limitadas pelo tamanho mnimo de aproximadamente 100mm (4), as quais fa zem delas atrativas para o trabalho de perfurao secundria. Finalmente a ferramenta de perfurao nunca est no buraco, ento, no a medo dela ser perdida no buraco ( ) por outro lado, para buracos maiores que 150 mm (6) a mquina de furo baixo necess ria. As perdas energticas na ( ) de perfurao, particularmente por tudo exceto os buracos ( ), contribuem para diminuio da taxa de penetrao com a profundidade para as brocas ( ). A localizao do martelo diretamente atrs do ( ) numa mquina de furo baixo significa perdas energticas muito baixas sem se esquecer da profundidade do furo. Alm do mais, o ar usado para operar o martelo diretamente favorvel para ajudar na remoo ( ) da broca do furo de detonao. Duas outras vantagens das mquinas de furo baixo comparados com as brocas ( ) so que ( ) ( ) so afetados por ter o martelo no furo de detonao e uma vida longa pelas brocas ( ) e ( ) so realizados assim que eles no so requeridos para transmitir energia do martelo para o ( ).

EQUIPAMENTO SECCIONADO

Roscas: A primeira caracterstica do equipamento seccionado so roscas que permitem o acoplamento das diferentes partes entre si. Existem, de acordo com o dimetro e de acordo com o fabricante, muitos tipos de roscas. Todas elas so esquerda, pois a rotao das perfuratrizes sempre levgira.

Rosca macho e fmea

Rosca Tandem

Rosca dupla

T-Rosca T

R-Rosca Corda

C-Rosca C

GD-Rosca

Luvas: Chamam-se luvas as peas que funcionam como elementos de ligao entre as hastes, entre as hastes e punhos, e entre as hastes e coroas.

Luvas com asas

Luvas com estrias externas

Punhos: O punho uma das partes mais importantes da broca integral, pois representa a parte da broca que entra em contato com a perfuratriz e recebe todos os impactos do pisto:

Punho Delgado

Coroas: A coroa da broca integral possui a pastilha. Esta a parte que realmente trabalha na broca, ou seja, a que executa a quebra da rocha.

Bit de Botes: Bit de botes tem metal duro de maior resistncia ao desgaste que os bits de insertos. Isto possvel devido ao formato favorvel dos botes que permite sua fixao em torno de todos seu contorno quer por contrao quer por presso a frio. Normal: este bit tem os botes frontais e laterais todos do mesmo dimetro, usualmente empregado em formaes rochosas moderadamente abrasivas.

Bit HD: Neste tipo de bit, os botes perifricos so de dimetros maiores que os frontais.

Bit extra HD (XHD): os botes perifricos so maiores ainda que no modelo HD, utilizados em rochas muito duras e extremamente abrasivas.

Bit Retrac: usado em rochas com tendncia de desmoronamento causando problemas para retirar o equipamento do furo. O desenho com estrias e corte em reverso permite a furao ao contrrio. Bit Retrac longo tem um corpo longo e uma saia com dimetro ligeiramente menor do que o dimetro do bit. O corte em reverso mais efetivo que no bit retrac curto. O dimetro constante em todo o corpo do bit ajuda a guiar o bit e a fazer os furos mais retos. Sadas grandes para os cavacos so fresadas ao longo do corpo.

BIT COM FACE PLANA Destinam-se perfurao de rochas preferencialmente duras

BIT COM FACE CNCAVA So utilizados em rochas fissuradas ou abrasivas

FACE CNCAVA COM CENTRO REBAIXADO (DROP-CENTRE)

Destinadas para aumentar a velocidade de penetrao em rochas mdias e duras, fornecendo melhor alinhamento em qualquer tipo de rocha

Hastes: As hastes devem estar retas, sem empenos e devem ter as roscas em boas condies, o que se verifica com gabarito adequado. Ao trocar uma haste, por estar com rosca gasta, deve-se trocar tambm a luva, pois rosca nova sobre rosca gasta no tem longa vida.

Haste punho

Haste de extenso leve

Haste de seco plena

Hastes leves para perfurao subterrnea

Como as hastes sucessivas de um jogo no executam a mesma metragem, isto , no trabalham iguais, em um mesmo furo. Deve -se fazer o rodzio de hastes entre os furos sucessivos.

Rodzio de hastes

Com este rodzio mantm-se mdia da metragem das hastes, isto , obtm-se os mesmos metros-hastes para as diversas hastes de um jogo. Esta metragem de metroshaste no igual aos metros-furos, a no ser que o furo tenha o comprimento da ha ste, ou seja, a no ser que o furo seja executado com uma haste apenas. Assim que o furo for executado e, como a vida da haste calculada em metros-haste, necessrio calcular a relao que existe entre as duas metragens. Conforme pode ser visto usando-se uma haste de 2 metros para executar um furo de 3 metros, chama-se o mesmo valor para metro -haste e metro-furo (MH = MF = 3,0m). Usando-se, porm, duas hastes de 3 metros para executar um furo de 6 metros esta igualdade desaparece (MH = 9,0m; MF = 6,0m), pois a primeira haste executou 6 metros de

furo e a segunda, 3 metros. A diferena entre as duas metragens aumenta, conforme aumenta o nmero de hastes por furo. A relao entre ambas da pela frmula K=n+1 2 O valor de K pode ser considerado como o fator de converso de metros-furo em metros-haste. EX: Para tornar o desgaste das hastes uniforme, isto , para manter seu rodzio, deve -se alternar a posio das mesmas. Isto quer dizer que a primeira haste de um furo ser a ltima do furo seguinte, a segunda haste de um furo ser a primeira do furo seguinte, e assim por diante. Para maior perfeio do servio conveniente que se trabalhe com uma a duas hastes a mais que o necessrio para o furo. Com isso consegue-se obter melhor resfriamento das hastes e a mdia de vida do jogo se prolonga, pois, quando uma ou duas das hastes atingem o fim de sua vida, o jogo ainda pode continuar em servio. Caso trabalhasse com a quantida de justa de hastes por furo quando a primeira haste tivesse atingido seu limite, o jogo estaria inutilizado, pois no se deve misturar hastes novas com velhas. Para uniformizar mais a vida e desgaste das roscas convm inverter a posio das hastes, entre cada dois furos, isto , a rosca que est mais prxima da coroa, ficar mais prxima do punho. Para evitar que as roscas fiquem sujas e/ou que as hastes percam sua ordem de seqncia, deve-se usar um pequeno par de cavaletes. Estes cavaletes devem ficar prximos da perfuratriz, a favor do vento, e as hastes devem ser colocadas sobre o mesmo, na seqncia e posio em que sero utilizadas no prximo furo.

Cuidados Especiais 1. As hastes rosqueadas devem sempre estar bem firmes. 2. A perfuratriz deve estar bem alinhada com o furo para evitar a flexo da haste. 3. O embocamento requer muito cuidado. A haste deve estar presa ao segurador (mo de-amigo) e o embocamento deve ser iniciado com pouca presso de perfuratriz e avano. Quando o furo estiver iniciado, abre-se o segurador e dar-se toda presso perfuratriz e ao avano. 4. A presso do avano deve ser uniforme. Pouca presso causar trepidao e superaquecimento. Muita presso causar flexo da haste. 5. O sopro deve ser contnuo e intenso. Quando a rocha for branda e/ou fraturada, deve se interromper freqentemente a perfurao e intensificar o sopro. 6. O desacoplamento deve ser feito sempre com o auxlio de chaves especiais. Nunca dar pancadas sobre as luvas para desacopl -las. 7. No se deve jogar as hastes, e nem bat-las. Quando fora do servio, deve-se guard-las em um local prprio, sem perigo de corroso.Acessrios

Acessrios de trabalho: - Chave de desacoplamento de haste ; - Chave de desacoplamento de coroa; - Equipamento de pesca.

Acessrios de verificao: - Gabaritos de afiao de coroa e de broca ; - Gabarito de desgaste de rosca .

Acessrios de afiao e recondicionamento : - Mquina de afiar coroas e brocas; - Mquina de re-rosqueamento.

Desgaste Frontal Ocorre furando-se em rocha dura, tipo granito e gnaiss. Em bits de botes ou insertos os da periferia se gastam mais do que os frontais, por percorrerem a maior distncia sob a abraso da rocha.

Desgaste Lateral

comum em certos tipos de rocha como o quartzito. cantos do inserto.

Nesse caso o maior desgaste dos insertos na periferia arredondando os

Desgaste Pele de Cobra

O desgaste tipo pele de cobra formado por rochas que provocam pouca abraso.

A camada superficial do metal duro sofre fadig a e surge um desgaste parecido com pele de cobra, mais acentuado nos cantos.

CARACTERSTICAS DAS ROCHAS As rochas classificam-se em trs grupos: gneas Sedimentares Metamrficas Rochas gneas so aquelas formadas pela solidificao de material em estado de f uso (magma), existente no interior da terra.

Quando o magma se solidifica lentamente em grandes profundidades, origina rochas chamadas intrusivas, que possuem cristais maiores, ex: o granito. Quando se solidifica na superfcie, como nas erupes vulcnicas, a solidificao mais rpida, dando lugar a uma rocha de cristais menores , ex: basalto. Rochas gneas As rochas gneas so alojadas em estado fundido e tambm a grandes profundidades da crosta terrestre ou na superfcie, atr avs de erupes artificiais. A profundidade de alojamento determina a razo do resfriamento e tambm o tamanho dos gros. O resfriamento lento das rochas bem assentadas de magmas intrusivos que admite a formao de grandes profundidades, cristais bem dese nvolvidos e uma vasta textura granular resultante. Magmas extrusivos, que se deslocam para a superfcie da terra por erupes rapidamente so resfriados e possuem granulao fina. Rochas gneas so geralmente duras e macias; elas so relativamente fceis de perfurar com o mtodo de percusso, contanto que elas no sejam to fissuradas e/ou decompostas. Rochas sedimentares so aquelas formadas pela deposio de fragmentos de rochas prexistentes, erodidas pela gua, vento ou gelo, ex: arenito . Podem tambm se formar pela acumulao de material orgnico ou pela precipitao de materiais por meio de reaes qumicas. Rochas Sedimentares Rochas sedimentares so formadas atravs de acmulos e sucessivas camadas de material rochoso quebrado e decomposto. O m aterial pode ser derivado pela eroso de massas arenosas e transportadas pela gua ou pelo vento, sendo estas depositadas em camadas. As formaes sedimentares podem ser tambm resultado de acumulaes de conchas ou outros materiais orgnicos, ou elas ta mbm podem ser compostos de minerais precipitados de reaes qumicas. Como camadas sucessivas de sedimentos acumulados, as camadas enterradas perdem gua e so compactadas. Os gros minerais so na maioria das vezes cimentados por fludos circulantes. Qua se todas as rochas sedimentares tm uma orientao preferida de formao e portanto suas propriedades tm direes sensitivas. Rochas metamrficas so aquelas que se originam da transformao de rochas gneas ou sedimentares pela influncia de processos fsicos ou qumicos que formam novos minerais e texturas, ex: quartzito.

Rochas Metamrficas

As rochas metamrficas so formadas quando as rochas j existentes so submetidas a foras fsicas ou qumicas e/ou texturas esto desenvolvidas. s vezes, rochas sedimentares (das quais as rochas metamrficas so praticamente derivadas) so submetidas a pequenas mudanas durante a compactao, as caractersticas originais so claramente preservada. Entretanto, se esta ou rochas gneas forem encontradas em grandes movimentaes terrestres, quando a temperatura e a presso passam por mudanas drsticas, novos minerais so formados; ao mesmo tempo, outras caractersticas, assim como de grupo, com caractersticas do novo meio ambiente, so impressas nelas. Todas essas mudanas ocorrem sem fuso, e a nova rocha, originada de rochas gneas diferentes, referida como metamrfica (mudadas). Rochas metamrficas so geralmente duras ou muito duras, e mesmo granuladas, elas requerem normalmente perfuraes percurssivas de md ias a pesadas. Todas as rochas em comum so formadas por minerais silicatados, com exceo das limestone (pedras calcrias), que consiste de carbonato clcico (calcita, CaCO 3); mas minerais formadores de rochas tendem a ocorrer em associaes bem defin idas. Quartzos, feldspatos e micas so constituintes comuns em todos os trs grupos de rochas, visto que anfiblios e piroxnios so raros em rochas sedimentares, mas comuns o bastante em rochas gneas e metamrficas. Olivinas e granadas so praticamente confinadas a rochas gneas e metamrficas respectivamente, e calcita bastante difundida em rochas sedimentares e metamrficas, mas no a maior constituinte das rochas gneas. As principais propriedades da rocha que tem influncia para engenharia do cor po rochoso e que tem efeito na perfurao da rocha so: - Dureza - Tenacidade - Abrasividade - Estrutura - Caractersticas de quebraDureza

Dureza a resistncia de uma superfcie plana abraso. Isto usado s vezes como uma referencia para a engenha ria das propriedades caractersticas da rocha, e pode ser

classificada de diferentes formas.

Para o engenheiro, que est tentando quantificar o

comportamento da rocha, a dureza de uma rocha indica quanto impacto necessrio para causar falha dentro da rocha (Ex: a ruptura da rocha). A tabela 3 mostra o grau de dureza como uma funo da dureza de Mohs e fora de compresso uniaxial (classificao Protodyakonow). Os testes de Mohs assinalam nmeros de diferentes minerais para indicar suas relativas durezas. Na escala de Mohs, um mineral vai arranhar todos esses com uma classificao mais baixa. Dureza Extremamente dura Dura Dureza media Fraqueza mediana Fraca Extremamente fraca Mohs 767 4,5 6 3 4,5 23 12 MPa (MN/m2) 200 120 200 60 120 30 60 10 30 - 10

Tabela 3. Dureza das rochas e fora de compresso. Poder-se-ia definir a dureza da rocha como a resistncia da rocha em ser riscada por outra rocha ou canivete, etc., como normalmente realizado na determinao da dureza dos minerais atravs da escala de Mohs. Contudo, salientamos que em se tratando de rocha essa determinao mais difcil, pois a dureza dos gros individuais dos minerais constituintes, pode ser bastante diverso da dureza da rocha como um todo. A tenacidade representa a resistncia da rocha quebra por golpe. A tenacidade pode no ter relao com a dureza, pois vai depender, dentre outros, da orientao dos cristais na massa rochosa, o que faz com que haja uma direo preferencial da quebra. Abrasividade Abrasividade um(a) perodo para desgastar a broca; isto depende da composio mineral da rocha, com isso o desgaste da broca proporcional. O contedo de quartzo usualmente considerado como um confivel indicador de desgaste da broca. Quanto abrasividade, representa o desgaste que a rocha produz na ferramenta de perfurao. Assim, uma rocha com abundncia de slica, ex: quartzito, produz desgaste acentuado da ferramenta.

Textura

A textura se refere estrutura granular da rocha e pode ser classificada de acor