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MinaMina

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Noções de Desenvolvimento de Mina

Sumário

1 – DIVISÃO DA GEOLOGIA...........................................................................................................................6

1.1 A GEOLOGIA E SUAS ESFERAS DE INFLUÊNCIA..........................................................................6

1.2 HISTÓRICO DA GEOLOGIA..................................................................................................6

1.3 O ESTUDO DA TERRA.......................................................................................................9

1.4 RELEVO ATUAL.............................................................................................................16

2 – NOÇÕES DE ESTRATIGRAFIA..............................................................................................................19

2.1 GENERALIDADES...........................................................................................................19

2.2 CONCEITO...................................................................................................................19

3 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS........................................................................................21

4 – ROCHAS SEDIMENTARES E ROCHAS METAMÓRFICAS............................................................31

4.1 ROCHAS SEDIMENTARES..................................................................................................31

4.2 ROCHAS CARBONÁTICAS..................................................................................................37

4.3 ROCHAS DE ORIGEM QUÍMICA...........................................................................................37

4.4 ROCHAS METAMÓRFICAS.................................................................................................38

5 – PROSPECÇÕES / SONDAGEM................................................................................................................48

5.1 INTRODUÇÃO................................................................................................................48

5.2 PROSPECÇÃO................................................................................................................48

5.3 EXPLORAÇÃO...............................................................................................................48

5.4 DESENVOLVIMENTO.......................................................................................................48

5.5 LAVRA.......................................................................................................................49

6 – JAZIDA E MINA..........................................................................................................................................50

6.1 DESENVOLVIMENTO.......................................................................................................50

6.2 VIAS DE ACESSO............................................................................................................50

6.3 LAVRA A CÉU ABERTO....................................................................................................50

6.4 LAVRA SUBTERRÂNEA.....................................................................................................55

6.5 DIVISÃO DA JAZIDA........................................................................................................56

7 – INFRAESTRUTURAS DE APOIO PARA INSTALAÇÃO DE MINA..............................................59

7.1 MINERAÇÃO A CÉU ABERTO..............................................................................................59

8 – APLICAÇÕES DE MINÉRIO DE FERRO NA SIDERURGIA...........................................................65

9 – PRODUTOS DE MINÉRIO DE FERRO..................................................................................................72

10 – PLANEJAMENTOS DE LAVRA............................................................................................................75

10.1 PLANEJAMENTO DE LAVRA.............................................................................................75

10.2 PROJETO E DIMENSIONAMENTO DE UBM............................................................................75

10.3 PROSPECÇÃO E PESQUISA MINERAL...................................................................................75

10.4 CÁLCULO DE RESERVAS.................................................................................................75

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10.5 CARACTERÍSTICAS DOS MINÉRIOS.....................................................................................76

10.6 FOTOGEOLOGIA E SENSORIAMENTO REMOTO........................................................................76

10.7 MAPEAMENTO GEOLÓGICO.............................................................................................76

10.8 EXECUÇÃO DE SONDAGENS.............................................................................................76

10.9 PROSPECÇÃO DE JAZIDAS E AVALIAÇÃO DO VOLUME MINERAL.................................................77

11 – PERFURAÇÃO E DESMONTE..............................................................................................................78

11.1 INTRODUÇÃO..............................................................................................................78

11.2 TIPOLOGIA DOS TRABALHOS DE PERFURAÇÃO......................................................................79

11.3 EQUIPAMENTOS DE PERFURAÇÃO......................................................................................81

11.4 SISTEMAS DE AVANÇO...................................................................................................83

11.5 SISTEMAS DE MONTAGEM...............................................................................................85

11.6 SISTEMAS DE LIMPEZA..................................................................................................87

11.7 SISTEMA DE MONTAGEM PARA APLICAÇÕES A CÉU ABERTO.....................................................88

11.8 EXPLOSIVOS...............................................................................................................96

11.9 DINAMITES...............................................................................................................102

11.10 ANFO....................................................................................................................107

11.11 EMBALAGENS..........................................................................................................108

11.12 ACESSÓRIOS DE DETONAÇÃO.......................................................................................109

11.13 ESTOPIM DE SEGURANÇA............................................................................................110

11.14 ESPOLETAS.............................................................................................................111

11.15 CORDEL DETONANTE.................................................................................................116

11.16 REFORÇADOR, INICIADORES (BOOSTERS)......................................................................118

11.17 DEPÓSITOS DE EXPLOSIVOS.........................................................................................120

12 – CARREGAMENTO E TRANSPORTE / EQUIPAMENTOS DE INFRAESTRUTURA............122

12.1 INTRODUÇÃO............................................................................................................122

12.2 CICLO DE OPERAÇÕES..................................................................................................122

12.2.1 Número de Ciclos...........................................................................................................................12312.2.2 Ciclo Básico de Alguns Equipamentos.........................................................................................123

12.3 CÁLCULO COM O TEMPO GASTO PARA REALIZAR UMA OPERAÇÃO............................................123

12.3.1 Tempo de Ciclo Mínimo (tcmin)...................................................................................................12312.3.2 Tempo de Ciclo Efetivo (tcef)........................................................................................................12312.3.3 Exercício..........................................................................................................................................124

12.4 CÁLCULO DE PRODUÇÃO DE UM EQUIPAMENTO..................................................................124

12.4.1 Exercício..........................................................................................................................................12412.5 RENDIMENTOS DA OPERAÇÃO OU EFICIÊNCIA.....................................................................125

12.5.1 Exercício..........................................................................................................................................12612.6 EQUIPAMENTOS DE MINERAÇÃO.....................................................................................126

12.6.1 Unidades Escavo-carregadoras.....................................................................................................12712.6.2 Unidades de Tração (Tratores).....................................................................................................13412.6.3 Unidades Escavo-Empurradoras..................................................................................................13812.6.4 Unidades Escavo - Transportadoras............................................................................................14012.6.5 Unidades de Transporte.................................................................................................................142

12.7 OUTROS EQUIPAMENTOS..............................................................................................145

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12.7.1 Guindastes.......................................................................................................................................14512.7.2 Tipos de guindastes........................................................................................................................146

12.8 SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE LAVRA...........................................................................149

12.8.1 Custo operacional...........................................................................................................................14912.8.2 Tipo de equipamento exigido........................................................................................................15012.8.3 Tamanho e/ou número de equipamentos.....................................................................................15012.8.4 Tipo Específico de Equipamento..................................................................................................15112.8.5 Descrição Detalhada das Especificações dos Equipamentos......................................................15112.8.6 Seleção do Fabricante....................................................................................................................15212.8.7 Seleção em Relação ao Valor Atual..............................................................................................152

12.9 DIMENSIONAMENTO DAS EQUIPES – CÁLCULO DE VERIFICAÇÃO DO PRAZO DE EXECUÇÃO..............153

12.10 FATOR DE UTILIZAÇÃO DO EQUIPAMENTO........................................................................154

12.11 FATOR DE DISPONIBILIDADE DO EQUIPAMENTO.................................................................155

12.11.1 Disponibilidade física...................................................................................................................15513 – DEPÓSITO DE ESTÉRIL.......................................................................................................................157

13.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS.............................................................................................157

13.2 ASPECTOS GERAIS DE PILHAS DE ESTÉRIL........................................................................157

13.2.1 Planejamento..................................................................................................................................15713.3 CONSTRUÇÃO DE PILHA DE ESTÉRIL................................................................................159

13.3.1 Preparação da Fundação...............................................................................................................15913.3.2 Controle de Água Superficial........................................................................................................16113.3.3 Método Construtivo.......................................................................................................................16113.3.4 Operação.........................................................................................................................................16313.3.5 Interação entre Projeto e Construção..........................................................................................164

13.4 ESTABILIDADE FÍSICA DE PILHAS DE ESTÉRIL.....................................................................165

13.5 AVALIAÇÃO DE RISCO.................................................................................................166

13.5.1 Riscos para Pilha de Estéril...........................................................................................................16613.6 NORMAS REGULAMENTADORAS DE MINERAÇÃO – NRM 19..................................................166

14 – TOPOGRAFIA..........................................................................................................................................171

14.1 TOPOGRAFIA.............................................................................................................171

14.1.1 Importância e aplicação.................................................................................................................17114.1.2 Limite de atuação...........................................................................................................................17114.1.3 Divisões da topografia....................................................................................................................17214.1.4 Modelado terrestre.........................................................................................................................17314.1.5 Geodésia..........................................................................................................................................17314.1.6 Diferenças entre topografia e geodésia.........................................................................................173

14.2 PLANIMETRIA............................................................................................................174

14.2.1 Processo de medição direta............................................................................................................17414.2.2 Diastímetro......................................................................................................................................17514.2.3 Medição em terreno íngreme (inclinado).....................................................................................17614.2.4 Práticas de medição com diastímetro...........................................................................................17614.2.5 Medidas de alinhamentos..............................................................................................................17614.2.6 Estaqueamento...............................................................................................................................17714.2.7 Principais fontes de erros na medição de distâncias com diastímetro......................................17714.2.8 Goniometria – medição de ângulos...............................................................................................178

14.3 ESTUDO DO TEODOLITO...............................................................................................179

14.4 POLIGONAL..............................................................................................................179

14.4.1 Classificação quanto à natureza (tipos)........................................................................................180

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15 – MEIO AMBIENTE...................................................................................................................................181

15.1 O MEIO AMBIENTE E A POLUIÇÃO...................................................................................181

15.2 CONTAMINAÇÃO DA ÁGUA............................................................................................181

15.3 O CICLO DA ÁGUA......................................................................................................182

15.4 RESÍDUOS SÓLIDOS.....................................................................................................184

15.5 CLASSIFICAÇÃO DOS RESÍDUOS......................................................................................187

15.6 ATERRO SANITÁRIO....................................................................................................190

15.7 TRANSPORTE DOS RESÍDUOS........................................................................................193

15.8 DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL.................................................................................193

16 – Referências bibliográficas........................................................................................................................195

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1 – DIVISÃO DA GEOLOGIA 1 – DIVISÃO DA GEOLOGIA

1.1 A geologia e suas esferas de influência

A geologia ou Ciência da Terra, inclui todos os estudos científicos dedicados a entender e explicar os processos geológicos inter-relacionados de nosso planeta. A Geologia é uma dessas ciências da Terra que se ocupa do estudo da composição, das propriedades físicas, forças, estrutura geral e história. Entretanto, outras disciplinas estão estreitamente relacionadas com a Geologia, como Astronomia, Biologia, Química, Climatologia, Oceanografia, Física etc.

Mais especificamente, é objeto da Geologia Geral o estudo dos agentes de formação e transformação das rochas e da composição e disposição das rochas na crosta terrestre.A Petrologia é a ciência das rochas no sentido estrito, constituindo a base das ciências geológicas. A Paleontologia descreve e classifica os antigos seres viventes que se encontram nas rochas. A Geologia Histórica descreve os eventos biológicos e estruturais dentro de uma cronologia. A Estratigrafia ordena as rochas estratificadas, sistematizando-as a partir das mais antigas.

A Geografia, cujos campos de ação estão na superfície da Terra e seus habitantes, quando se ocupa da conformação da crosta e de sua evolução (Geografia Física) passa a ser um campo especial da Geologia. Estas são algumas das ramificações da Geologia entre inúmeras outras, notadamente no sentido prático e aplicado à pesquisa de minerais ou às obras de engenharia.Nosso planeta consiste num ecossistema complexo e de precário equilíbrio, sujeito à influência de diversas forças da natureza. A atmosfera, a biosfera, a hidrosfera e a geosfera constituem, na verdade, um sistema único e inseparável, pois resultam da ação combinada da energia do Sol e do calor, da radiação e das forças que emanam do interior da Terra. Este delicado equilíbrio mantém a qualidade do ar, da água, a produção de alimentos, enfim, o bem-estar de todas as formas de vida do planeta e a sobrevivência de todas as espécies.

1.2 Histórico da Geologia

Conceitos primitivosAté meados do século VVIII persistiu um “obscurantismo” com relação ao interesse pelos fenômenos geológicos naturais. É provável que esse desinteresse tenha sido influenciado pelas ideias dominantes na época, provenientes de uma observância do livro Gênesis, que considerava que todo o tempo geológico não ultrapassava alguns poucos milhares de anos. Segundo tais ideias, as rochas sedimentares tiveram origem na ação do dilúvio bíblico, e os fósseis eram interpretados como uma evidência de seres de invenções diabólicas afogados pelo dilúvio.

Não havia até então estímulos à especulação pela crosta terrestre, exceto na busca de minerais úteis. Nessa época, além das observações esparsas de filósofos gregos, haviam surgido

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publicações de manuais de Mineralogia que tratavam de métodos de mineração e metalurgia escritos por Agrícola (1494-1555).Na segunda metade do século XVIII, as observações científicas de Steno, na Itália, e Hooke, na Inglaterra, produziram interpretações corretas do significado cronológico da sucessão de rochas estratificadas.Arduíno, em 1760, classificou rochas de uma região da Itália em primárias, rochas cristalinas; secundárias, rochas estratificadas com fósseis; e terciárias, rochas pouco consolidadas com conchas.

James Hutton (1726-1797) recusou-se a imaginar a criação da Terra a partir de um dilúvio, ou seja, um evento repentino e único. Examinando as rochas estratificadas, encontrou vestígios de repetidas perturbações nas rochas em alternância com longos e calmos períodos de sedimentação. Em muitos lugares constatou que uma sequência de estratos assenta sobre camadas revolvidas, enquanto, em outros, corta camadas inclinadas. Explicou que inicialmente ambas as camadas eram horizontais, porém a inferior foi erguida e erodida antes da deposição da camada seguinte. Dessa forma, a história da crosta terrestre era a da “sucessão de mundos anteriores”. Suas contestações foram resumidas na célebre frase “não encontramos nenhum sinal de um começo, nenhuma perspectiva de um fim”.

O ponto de vista de Hutton veio a ser chamado “uniformitarismo”, pois seus argumentos baseavam-se nas observações da erosão nos rios, vales e encostas, concluindo que todas as rochas com base nos processos que estão agora operando, não se exigindo, para isso, outra coisa senão o tempo.

Abraham G. Werner (1749-1815), um dos mais persuasivos e influentes mestres europeus, defendia ardorosamente uma doutrina denominada “netunista”, a qual se coadunava melhor com a história bíblica. Tal doutrina sustentava que todas as rochas haviam sido formadas a partir de um oceano primitivo único que no passado cobriu toda a Terra. As rochas calcárias, graníticas e basálticas formavam-se a partir de precipitados químicos. Quando a água recuou, ficaram expostas todas as rochas com a configuração que hoje se encontra por sobre toda a superfície terrestre.

A tese de Hutton sobre o uniformitarismo, embora muito popular, não conseguiu suplantar a de Werner naquela época, só logrando liderança efetiva com Charles Lyell (1797-1875).Willian Smith (1769-1839), modesto engenheiro inglês, prestou pouca atenção às controvérsias existentes na época entre os “netunistas” e os “uniformitaristas”, se é que realmente teve notícias da existência de tais discussões.

Trabalhando com movimentação de terras, escavações de canais e construção de estradas, foi incorporado a uma equipe que trabalhava na construção do canal de Somerset. Para isso, havia sido enviado inicialmente para o norte da Inglaterra a fim de estudar métodos de construção de canais. Aproveitando a viagem para examinar as rochas expostas, cada vez mais se confirmavam suas suspeitas: as mesmas formações que conhecia no sul da Inglaterra se estendiam pelo norte, e dentro da mesma ordem. Smith trabalhou cinco anos no canal de Somerset, quando descobriu que, entre diversas formações já conhecidas, à primeira vista

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muitas eram semelhantes, porém tinham uma característica que as diferenciava: os fósseis que continham não eram os mesmos. Descobriu, então, que os sedimentos de cada época tinham seus fósseis específicos. Smith divulga, nessa ocasião, o primeiro mapa geológico, com divisões estratigráficas baseadas nos fósseis.

Outras investigações científicas realizadas posteriormente na Europa por Cuvier e Lamark, entre outros, terminaram por afastar a doutrina do netunismo. Com a publicação da obra Princípios de Geologia, de Charles Lyell, os conceitos de Hutton passaram a ser a ideia dominante. Em sua obra, Lyell expôs com clareza os conhecimentos científicos da época com apoio na doutrina de que o presente é a chave do passado. As unidades geológicas foram dispostas em ordem cronológica por “grupos”, e estes foram subdivididos em “períodos”.A grande obra de Lyell teve substancial influência no preparo do terreno para o florescimento das ideias de Charles Darwin, desenvolvidas no século XIX a respeito da evolução dos seres vivos.

As pesquisas pioneiras no Brasil

O primeiro trabalho científico realizado no Brasil (publicado em 1792) foi da autoria de José Bonifácio de Andrade e Silva e seu irmão, Martim Francisco Ribeiro de Andrade, sobre os diamantes no Brasil.

José Bonifácio devotou-se à mineralogia brasileira e, na Alemanha, assistiu a aulas proferidas por Werner, chegando a lecionar na Universidade de Coimbra. Em 1833, o alemão Wilhelm L. von Eschwege, engenheiro de minas, publica Pluto Brasilienses, reeditado posteriormente, sobre geologia e mineralogia brasileiras. Von Martius publica, em 1854, um mapa geológico da América do Sul.

As primeiras pesquisas no campo da Paleontologia foram realizadas pelo dinamarquês Peter Wilhelm Lund, descrevendo as ossadas de vertebrados pleistocênicos encontradas nas cavernas de Minas Gerais. Em seguida, Agassiz estuda peixes fósseis do Ceará enviados por Gardner, botânico inglês que visitara o Brasil.

Em 1875, foi organizada a primeira Comissão Geológica do Império do Brasil, objetivando o estudo da estrutura geológica, da Paleontologia e das minas do Império, cuja direção coube ao geólogo canadense Charles Frederick Hartt, que já vinha trabalhando no Brasil desde 1865 e em 1870 havia publicado a obra Geology and Physical Geography of Brazil.

Em 1878, Orville A. Derby publica uma obra sobre a Geologia e a Paleontologia do Paraná. Os brasileiros João Martins da Silva Coutinho e G. S. Capanema foram os pioneiros na investigação geológica da Amazônia e da faixa atlântica.

Com a fundação da Escola de Minas de Ouro Preto, a partir de 1876 tem o Brasil iniciada a formação de geólogos que viriam a trazer grande impulso à pesquisa e ao ensino de Geologia do país.

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1.3 O Estudo da Terra

Considerações Gerais

Quando olha para os mistérios do universo, o homem, reduzido a suas reais proporções, sente toda a humildade diante da dificuldade de compreender aquele infinito conjunto de luz e sombras. Nele, o que vê é o nada, o vácuo escuro e frio.

Em alguns pontos infinitamente pequenos do universo espalham-se, na realidade, centenas de bilhões de galáxias semelhantes à nossa, com dezenas de trilhões de planetas e estrelas.O Sol, com 1.392+000 km de diâmetro, é apenas uma estrela entre 100 milhões existentes na espiral conhecida como nossa galáxia, e esta, por sua vez, é apenas uma entre milhares de milhões de outra que formam o universo visível. Em escala cósmica, o conhecimento humano é extremamente limitado e fragmentado. Tão grande é o universo visível que se torna geometricamente impossível ligá-lo através de diagramas a um objeto familiar, a menos que se introduzam aumentos crescentes em escala.

Com tantas possibilidades, seria a vida inteligente um privilégio somente deste ponto azul que gira em torno de uma estrela de quinta categoria que constitui uma parcela muito pequena da Via Láctea?

Há mais de trinta séculos o homem procura responder a essa pergunta. O homem faz parte de uma civilização altamente técnica há apenas algumas dezenas de anos.A vida na Terra começou há quase 3 bilhões de anos. E o homem surgiu há menos de 1 milhão de anos.

Para que se possa compreender o quanto é pouca a existência do homem na Terra, podemos utilizar um calendário muito comum aos estudantes de Geologia e Paleontologia.Se considerarmos que o tempo transcorrido desde o início da vida até hoje (3 bilhões de anos) seja o equivalente ao de um ano pelo nosso calendário, o homem, em sua forma como é conhecida hoje, surgiu na Terra apenas nas primeiras horas da noite do dia 31 de dezembro.Assim, o homem ocupa um pequeno período de tempo na vida de um planeta que, por sua vez, é um ponto reduzidíssimo num universo imenso. Respondendo à pergunta formulada anteriormente, de acordo com os resultados das pesquisas realizadas em apenas 30 anos de exploração espacial no diminuto sistema solar, acredita-se que podem existir algumas formas de vida em Júpiter, Marte e Titã, o maior dos satélites de Saturno. Segundo Carl Sagan, é improvável que exista uma civilização tecnológica num raio de 200 anos-luz de distância da Terra.

A espaçonave Columbia, o objeto espacial mais veloz construído e tripulado pelo homem, corre a 30.000 quilômetros por hora, mas as distâncias cósmicas são medidas com a velocidade da luz, ou seja, 300.000 quilômetros por segundo. Nesta escala, a distância da Terra ao Sol é de 8 minutos-luz, ou seja, 300.000 quilômetros vezes 480 (segundos). Para chegar ao último planeta. Plutão, gastam-se 5 horas e 30 minutos-luz. E como no cosmo estrelas, planetas e galáxias são um nada se comparados ao tamanho da imensidão vazia, a

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estrela mais próxima do sistema solar, Alfa Centauro, fica a 4,3 anos-luz, uma distância até pequena. Afinal, para ir-se de uma ponta à outra da Via Láctea são necessários 100.000 anos-luz. A outra galáxia mais próxima da nossa, Andrômeda, está a 2 milhões de anos-luz, distância que seria coberta pela nave mais rápida em 40 mil milhões de anos. Para o homem, viajar à velocidade da luz é uma abstração. Assim, se houver civilizações em outras galáxias, devido às distâncias que nos separam somente será possível o contato por audição, pois a velocidade dos sinais de rádio é também a velocidade da luz. Mesmo que as civilizações sejam diferentes ainda é possível, pois a base sobre a qual ambas se edificam será sempre muito semelhante.

As leis da ciência são universais tanto em noções elementares de geometria, como nas qualidades trigonométricas do triângulo retângulo, quanto com os princípios da física quântica.

Os elementos químicos estão espalhados nas mais incríveis combinações universos afora.Essas considerações adquirem importância na medida em que podem espelhar, com a maior aproximação possível, a posição virtual que o homem ocupa no universo, pois é dessa posição que ele procura medir, avaliar, observar e relacionar-se com todo o meio que o cerca.

O estudo da Terra deve, portanto, levar em conta as relações desta com o resto do universo e a posição do homem neste. Muitos dos aspectos físicos da Terra são afetados pela ação mútua do Sol, da Lua e das forças contidas na própria Terra. Todos os planetas, satélites ou luas e os asteroides do nosso sistema solar movimentam-se aproximadamente ao mesmo plano e na mesma direção, com a velocidade média de 21 quilômetros por segundo. A Terra está a uma distância de 150.000 km do Sol, e a cada ano completa uma volta ao redor dele a uma velocidade média de 29,8 km/segundo (Fig 1.2). A luz e a sombra escura que se abatem diariamente sobre a Terra são efeitos da rotação da Terra ao redor do sei eixo. Se pudéssemos observar a Terra do alto do Polo Norte para baixo veríamos que a rotação tem sentido contrário à dos ponteiros de um relógio. Esse sentido é também oposto ao do “movimento” aparente do Sol, bem como da Lua e das estrelas (Fig. 1.2).

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Fig. 1.1 Todos os planetas, satélites e luas do nosso sistema solar movimentam-se aproximadamente no mesmo plano e na mesma direção. A Terra gira ao redor do Sol a uma velocidade média de 29,8 km/s. (Foto: NASA.)

Fig 1.2 Estas fotos foram obtidas sob quatro faces da Terra. Em nenhuma delas é noite. (Foto: NASA.)

A rotação da Terra é demonstrada através do pêndulo de Foucault. Deixando-se um plano oscilar várias horas sem tocá-lo, observar-se-á que o plano descrito mudou em relação à sua direção primitiva, acabando por dar uma volta completa, donde se conclui que foi a Terra que girou.

A velocidade de rotação da Terra é tal que um ponto na superfície do equador se move a aproximadamente 1.666 km por hora e completa 40.000 km em 24 horas. No paralelo 60, a velocidade é a metade, ou seja, 833 km/hora. Nos polos, a velocidade é nula.O eixo de rotação da Terra se inclina sobre o plano de sua órbita com um ângulo de 66,5º e mantém este ângulo durante todo o ano. Assim, durante parte do ano o Polo Norte está inclinado e mais próximo do Sol, e durante o resto do ano se afasta dele.

Como os raios verticais do Sol incidem sobre a zona norte do equador durante meio ano e sobre a zona sul do equador durante a outra metade, a intensidade máxima da energia solar muda de uma parte para outra da Terra, dando origem às estações.

A Lua é o satélite natural da Terra. Tem aproximadamente 3,475 km de diâmetro e gira ao redor da Terra a uma distância de aproximadamente 385.000 km. A diferença do movimento da Terra e da Lua é unicamente ao redor da Terra, de modo que a Lua gira completamente apenas uma única vez durante todo o circuito terrestre. Por isso, vista da Terra, mostra sempre a mesma face, permanecendo o outra sempre oculta (Fig. 1.3).

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Fig 1.3 Sentido de rotação e translação da Terra e de seu satélite, a Lua. As setas indicam os sentidos dos movimentos descritos.

Quaisquer alterações nas velocidades, distâncias entre os corpos celestes ou emissão da energia trariam reflexos incalculáveis sobre a superfície do planeta e seus habitantes. Assim, uma variação significativa no Sol que trouxesse como consequência, por exemplo, um aumento da emissão de calor faria com que parte da água acumulada nos polos sob a forma de gelo voltasse ao estado líquido. Isso resultaria num aumento do nível do mar, com a destruição de muitas cidades, como Rio de Janeiro, Londres e Nova York, entre outras. Haveria a invasão de novas áreas pelos rios, ocasionando grandes enchentes. Muitas terras seriam ocupadas, com a destruição de lavouras. O clima se modificaria em muitos locais. Chuvas concentradas em determinadas regiões provocariam deslizamentos de encosta e taludes, destruição de estradas, pontes e casa. A produção de alimentos se reduziria. Haveria a migração de muitos grupos de animais e a extinção de outros.

Por outro lado, a modificação das condições ecológicas na Terra está começando a produzir consequências danosas para o futuro da humanidade.

Hoje, mais do que nunca, o homem deve compreender o planeta em que vive. A Terra é viva, os rios são vivos, a atmosfera é viva. O ar alcança em muitas cidades brasileiras graus de toxidade alarmantes, e os mares transformam-se nos depósitos de lixo do mundo. Dos solos do noroeste do Paraná, que constituem em conjunto cerca de 70% das terras cultiváveis do estado, a erosão laminar retira e transporta anualmente perto de 40 toneladas por hectare (Fig. 1.4).

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Fig. 1.4 Erosão em sulcos com profundidade superior a 20 m. Sobre a superfície, no alto à esquerda, também o solo foi erodido. Noroeste do Paraná (Foto do Autor.)

Onde buscar no futuro a água imprescindível à sobrevivência? Onde e como obter ar respirável? Onde plantar alimentos se os solos são rapidamente erodidos, simplesmente porque não existem árvores que possam atenuar o impacto das chuvas, dificultar o arraste dos minerais com suas raízes e manter o lençol de água subterrânea mais próximo do solo? As esperanças de que nossa alimentação estaria nos mares pouco a pouco vão sendo desfeitas. Aos poucos, as praias mais importantes estão se tornando impróprias ao banho, como revelam análises feitas pelos órgãos públicos. O lixo atômico, os acidentes com os petroleiros e os poluentes químicos despejados diariamente no mar não asseguram um bom futuro para aquela fonte de riquezas. É importante que todos os profissionais que atuam no campo das Engenharias, da Biologia, da Geologia, Ciências Naturais, Geografia etc. conheçam as leis naturais que regem o nosso planeta, a fim de trabalhar em harmonia com elas.

Cada geração tem sua concepção e sua postura perante a vida e perante o nosso universo. O que legará nossa geração aos nossos descendentes?

Forma, tamanho, peso e densidade

A Terra é um esferoide achatado nos polos e dilatado no equador. Considerando que um círculo tem 360 graus, e cada grau ao longo de seu meridiano equivale a uma distância de 111 km, ou seja, aproximadamente 40.000 km.

O achatamento dos polos e o crescimento do equador devem-se ao movimento de rotação terrestre. Esse achatamento é tão pequeno que a diferença entre os diâmetros polares e equatoriais é de apenas 44 km (diferença entre 12.756 e 12.712 km).

Por outro lado, ignorando o achatamento e supondo que a Terra é esférica, com um diâmetro de aproximadamente 12.700 km, seu volume corresponderá a aproximadamente 1,08 bilhão de km³, com área equivalente a 510 milhões de km².

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A massa (ou peso) da Terra é calculada mediante a lei da gravitação de Newton. Com um par de escalas sensíveis e a balança de Eätvos, os físicos podem comparar a atração da Terra à de uma bola de chumbo ou de quartzo de massa (peso) previamente conhecida (o). O peso da Terra por este método é de aproximadamente 5,6 sextilhões (ou 5,6 x 10²¹ toneladas).A massa específica (peso específico), conhecidos o volume e a massa (peso), é determinada dividindo-se a massa (peso) pelo volume. A relação entre massas específicas (pesos específicos) traduz a densidade. Este cálculo, tomando a água como referência, indica que a Terra tem densidade de 5,52, ou seja, ela é 5,5 vezes mais pesada que a água. Visto que as rochas que ocorrem na superfície têm uma densidade média entre 2,7 e 3,0, o interior da Terra deve ser bem mais denso.

Composição da Terra

A maior parte dos conhecimentos que se tem sobre o interior da Terra provém de meios indiretos. Na realidade, dos 6.300 km que separam a superfície terrestre do seu núcleo conseguiu-se perfurar pouco mais que 0,1% (cerca de 7 km). As rochas mais profundas conhecidas provêm das erupções vulcânicas, sem que no entanto se possa afirmar sua profundidade exata. Os bolsões magmáticos de onde se originam as lavas não se encontram em profundidades superiores a 30 km.

As melhores informações sobre o interior da Terra são fruto de estudos da propagação das ondas sísmicas originadas pelos terremotos. Um terremoto transmite energia através da Terra na forma de ondas que são sentidas como tremores mesmo a uma distância considerável da origem. As vibrações da crosta são medidas com sismógrafos. Em um terremoto são produzidos três tipos de ondas sísmicas (Fig. 1.5)

Fig 1.5 A cada mudança de velocidade das ondas sísmicas corresponde uma das subdivisões maiores na composição interior da Terra. A porção exterior do núcleo (2.900 km) não transmite as ondas S porque estas não se propagam nos líquidos. Reflexões menores se observam na crosta e no núcleo interior.

a) Ondas primárias (P) – Ondas longitudinais, de pequena amplitude, semelhantes às ondas sonoras. Quando estas ondas passam de uma camada de menor densidade para outra de maior densidade sua velocidade aumenta. Assim, desde que a densidade da Terra aumenta com a profundidade, a velocidade de propagação das ondas é mais acentuada. Porém, quando uma onda primária penetra

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numa camada líquida sua velocidade diminui abruptamente, e a onda sofre refração e reflexão. Esse fenômeno resulta numa região sobre a Terra em que não são recebidas essas ondas (zona de sombra); tal fato foi um dos fatores determinantes da descoberta de que o núcleo da Terra está em estado de fusão. As ondas P viajam em velocidades que variam entre 5,5 e 13,8 km/s.

b) Ondas secundárias (S) – Ondas transversais, de modo que cada partícula vibra transversalmente à propagação da onda. As ondas S não se propagam através de líquidos. Sua velocidade varia de 3,2 a 7,3 km/s.

c) Ondas longas ou de superfície (L) – Oscilações ou ondas de grande comprimento, que se propagam na crosta da Terra somente quando as ondas P e S a atingem. São ondas lentas, com velocidade entre 4 e 4,4 km/s.

Devido às diferentes velocidades e percursos, os três tipos de ondas chegam a um sismógrafo em tempos diversos, e um simples registro, além de fornecer a localização exata do foco do terremoto, fornece dados de subsuperfície.

As velocidades mostram pronunciadas mudanças a certas profundidades no interior da Terra (Fig. 1.5). As principais estão a profundidades de: (a) 10 a 15 km, crosta: as velocidades oscilam entre 5 e 6 km; (b) 30 a 40 km: onde se situa a descontinuidade de Mohorovicic, nesta porção a velocidade das ondas atinge 8 k; (c) descontinuidade de Dahm: as ondas S não se propagam e as ondas P atingem 13 km/s, sofrendo em seguida forte redução. Essas descontinuidades significam que a Terra é constituída por uma série de capas concêntricas de materiais diferentes e em estado físico distinto ao redor de um núcleo (Fig. 1.5). Cada uma dessas capas tem uma condutividade diferente. Como as velocidades dependem das propriedades e das densidades do materiais através dos quais passam as ondas, as mudanças de velocidades a diferentes profundidades são atribuídas a diferentes composições e densidades e, talvez, a diferentes estados, sobretudo no núcleo.

Muito embora em nossos estudos se devam levar em consideração os fenômenos provenientes da estrutura interna da Terra (vulcanismos, terremotos, falhas, dobras etc.) deter-nos-emos mais no estudo da crosta terrestre, da qual dependemos estreitamente. Graças à constituição, à idade e à história geológica de nosso subsolo estamos livres de vulcanismos e terremotos, e as obras de engenharia podem ser dimensionadas sem que se leve em consideração os aludidos fenômenos.

Assim como não podemos abstrair a Terra do sistema solar no qual ela está contida, não se pode deixar de considerar a hidrosfera, a atmosfera e suas estreitas relações com a Terra ou a litosfera.

A hidrosfera é uma camada descontínua de água que envolve a Terra. A atmosfera é uma camada gasosa que envolve todo o planeta.

A água, em seu estado líquido ou sólido, é o agente modelador da crosta terrestre de importância fundamental. A maior parte dos depósitos sedimentares provém do transporte e da deposição pela água e pelo gelo. A atmosfera, por sua vez, está em contínuo movimento,

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de modo que o vento resultante desse movimento atua sobre a superfície de forma destrutiva e construtiva, ou seja, esculpindo rochas expostas e retirando material de determinadas regiões e depositando em outras.

A atmosfera e a hidrosfera permitem a vida em nosso planeta, e os seres vivos desempenham importante papel nos processos geológicos, tendo sido também os agentes formadores dos mais importantes combustíveis fósseis: o petróleo e o carvão.

1.4 Relevo AtualAtualmente, dos 510 milhões de quilômetros quadrados da superfície do planeta apenas 149 milhões (29,22%) constituem terras emersas, enquanto os 361 milhões restantes constituem os mares e oceanos.

A distribuição de terras e mares no passado foi diferente da atual. Em todos os continentes de hoje temos registro de antigos mares. As grandes cadeias de montanhas são constituídas de rochas sedimentares marinhas, nas quais são encontradas conchas e outros restos de animais marinhos. Hoje a maior elevação da Terra é o Everest, com cerca de 8.840 m. A maior depressão ou fossa da crosta é a Fossa Filipinas, no Pacífico, com 11.516 m de profundidade. Assim, o maior desnível da crosta é a superfície a 20.000m (Fig. 1.6). Enquanto a altura média dos continentes é de 825 m, a profundidade média dos mares é de 3.800 m. Caso a Terra fosse planeta, toda a sua extensão estaria coberta por um oceano único com uma profundidade de 2.700 m.

Fig 1.6 Curva hipsográfica mostrando áreas relativas dos continentes e oceanos em diferentes altitudes e profundidades. O desnível entre a maior altitude e a maior profundidade alcança 20.000 metros.

Muito embora durante os seus 5 bilhões de anos de vida a Terra tenha sido submetida incessantemente à ação erosiva da água, do vento e do gelo, sua superfície está longe de ser uniforme.

Enquanto os mares eram preenchidos de sedimentos, forças internas semelhantes àquelas que produzem os terremotos e vulcanismos elevavam o pacote sedimentar depositado até a altura dos continentes, produzindo dobras, fraturas e metamorfismo, transformando-se em grandes cordilheiras. E entre essas cordilheiras outros mares surgiam.

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O que parecer ser uma luta entre as forças de elevação e de erosão para formar uma terra de altas montanhas ou extensas planícies é, na realidade, o delicado equilíbrio entre as duas forças que mantêm no globo suas conhecidas características.

A Crosta Terrestre

A crosta terrestre é uma camada relativamente fina, com 20 a 30 km de espessura em média, mais espessa sob os continentes e mais fina sob os oceanos. Ela é constituída, ao menos na porção superior, por rochas semelhantes às que afloram na superfície: granitos, migmatitos, basaltos e rochas sedimentares. Nas porções mais profundas ocorrem rochas escuras e mais pesadas: diabásicos, rochas ultrabásicas etc. Nos continentes predominam os primeiros tipos de rochas, e nas áreas oceânicas os segundos (Fig. 1.7)

Fig 1.7 Em um terremoto, o choque gera vibrações ou ondas sísmicas que se irradiam em todas as direções, a partir do foco. A diferença de comportamento das ondas sísmicas permite definir o arcabouço interno da Terra. (Atlas geográfico mundial, Folha de S. Paulo, 1988)

Essas rochas constituem blocos ou placas de maior ou menor espessura com um comportamento como o de flutuação sobre o substrato mais denso do manto, onde ficam mais ou menos mergulhados, conforme suas espessuras e densidades médias. Assim, as altas montanhas, por serem constituídas de rochas mais leves e mais espessas, estão menos imersas no manto. Os fundos dos oceanos, por sua vez, são constituídos de rochas mais densas, como os diabásios, que afundam mais no manto. Esse princípio é denominado irostasia. Dessa forma, a crosta terrestre é composta de várias partes ou placas que sobrenadam o manto. Até uns 250 milhões de anos atrás, a maior parte dos continentes estava unida num único. Entretanto, a partir daquela época os continentes começaram a se romper lentamente, por sua vez, foram arrastados por correntes que movimentam o manto rígido-viscoso. Nessa movimentação, existem zonas onde as placas estão se afastando uma das outras e que são preenchidas por novo material proveniente do interior do manto. Em determinadas zonas as placas colidem, produzindo deformações, resultando em formação de fossas tectônicas, dobramentos de espessas camadas de sedimentos, falhas, formação de cordilheiras etc. São os denominados movimentos tectônicos.

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A migração dos continentes continua lentamente, e, hoje, por meio do raio laser e dos satélites artificiais, já está sendo possível determinar a velocidade e a direção de deslocamento dos mesmos.

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2 – NOÇÕES DE ESTRATIGRAFIA2 – NOÇÕES DE ESTRATIGRAFIA

2.1 Generalidades

O estudo da ESTRATIGRAFIA começou por volta de 1800, quando um engenheiro agrimensor, William Smith, começou a se interessar muito por rochas e fósseis. Desde garoto ele colecionava fósseis de moluscos e ouriços petrificados que encontrava na fazenda onde morava. Começou a trabalhar na construção de canais e fez numerosas anotações sobre os fósseis encontrados em cada tipo de estrato. Depois de algum tempo, convenceu-se de que cada estrato continha fósseis organizados. Em outras palavras, podia identificar os diversos estratos pelos fósseis que cada um continha, mesmo que estivessem muito separados.

ESTRATO: cada uma das camadas das rochas estratificadas.

FÓSSIL: vestígio ou resto petrificado ou endurecido de seres vivos que habitaram a terra antes do holoceno e que se conservaram sem perder as características essenciais.

William Smith estava certo de que mesmo estratos de aparência semelhante (como dois calcários, por exemplo) não tinham sido depositados no mesmo período de tempo, porque não tinham fósseis da mesma espécie. Contudo, ainda estava na dúvida se estratos que continham os mesmos fósseis poderiam ser do mesmo período, mesmo que estivessem a quilômetros de distância.

2.2 Conceito

ESTRATIGRAFIA é a ciência que se ocupa do estudo da seqüência das camadas depositadas no tempo geológico. Procura investigar as condições de sua formação e visa correlacionar os diferentes estratos, principalmente por meio do seu conteúdo fossilífero.

Princípios da Estratigrafia

a) Princípio da Superposição: Em camadas depositadas horizontalmente, as superiores são sempre as mais novas.

b) Princípio da Continuidade: Uma mesma camada tem a mesma idade em todas as suas partes.

c) Princípio da Identidade Paleontológica: As assembléias fossilíferas semelhantes são da mesma idade.

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d) Princípio do Uniformitarismo: Pelos estudos das condições atuais, se procura visualizar o que se passou na época da formação das camadas.

e) Formação Geológica: unidade litológica mapeável numa escala de pelo menos 1:20000 com o topo e a base conhecidos.

f) Facies: É um conjunto de caracteres litológicos e de fósseis de uma mesma formação.

Discordância

Este termo é aplicado para indicar quebra ou interrupção numa seqüência de camadas ou a ausência de paralelismo entre elas. Abaixo estão relacionados os tipos de discordância:

a) Discordância Paralela (ou paraconformidade): as camadas são depositadas paralelamente, porém existe discordância entre elas, em relação a diferentes tempos geológicos de deposição.

b) Discordância Erosiva (ou disconformidade): os sedimentos são estratificados paralelamente e são discordantes, em parte pela erosão e em parte pode ter sido por abaixamento e levantamento epirogenético.

c) Discordância Angular (ou inconformidade): os planos de estratificação das camadas fazem um ângulo entre si.

d) Não Conformidade: contato entre uma rocha sedimentar e uma rocha não sedimentar

Correlação Estratigráfica

É a determinação comparativa de equivalência entre os registros fossilíferos ou litológicos em relação à posição e idade geológica de seqüências de camadas encontradas em diferentes localidades. Por exemplo, se uma rocha intrusiva cortar outra, a que corta é a mais nova e a que é cortada é a mais antiga.

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3 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS3 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS

A determinação das propriedades físicas dos minerais constitui importante auxílio na sua identificação. Existe uma estreita correlação entre as propriedades físicas e sua composição química. Além disso, alguns minerais devem sua utilização técnica exclusivamente a suas propriedades físicas. Por exemplo, a alta dureza do diamante é responsável pela sua eficiência como abrasivo. Ao fenômeno da piezoeletricidade do quartzo se deve o seu emprego na indústria eletrônica. As principais propriedades físicas dos minerais são:

a) DENSIDADE RELATIVA (d):

A densidade relativa de um mineral (d) é um número puro que expressa a relação entre o peso do mineral e o peso de um volume igual de água a 4° C. Em outras palavras é o número de vezes que o mineral é mais pesado do que a água.Exemplo: Barita (BaSO4) tem d=4,5, isto é, um volume qualquer deste material pesará quatro vezes e meia mais do que o mesmo volume de água.

A densidade relativa é uma das propriedades mais importante para a identificação de um mineral. Ela depende essencialmente do peso atômico dos átomos que compõem o mineral e de seus arranjos estruturais. Esta colocação pode ser verificada na tabela abaixo:

MINERAL PESO ATÔMICO(CÁTION) DENS. RELATIVA

Aragonita CaCO3 Ca = 40,08 2,95Estroncianita SrCO3 Sr = 87,63 3,70Witherita BaCO3 Ba = 137,36 4,25Cerussita PbCO3 Pb = 207,21 6,55 Os minerais podem ser classificados em pesados e leves. Os minerais com densidade relativa de 3,5 ou mais são geralmente considerados como pesados, enquanto que os minerais com densidade relativa abaixo de 3,5 são considerados leves.

OBS.: Muitos confundem densidade relativa com peso específico. Esta dúvida será tirada em sala de aula.

Métodos de Determinação da Densidade Relativa (d)

São quatro os métodos de determinação da densidade relativa dos minerais. Sãoeles:

a) Balança de Jollyb) Picnômetroc) Proveta Graduadad) Líquidos Densos

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O método mais prático, rápido e econômico é o da proveta graduada. A densidade pode ser determinada, simplesmente, colocando um pedaço determinado do mineral dentro de uma proveta com certa quantidade (já medida) de água, anotando-se o volume deslocado pela adição do mineral.

dabs = m dabs = densidade do mineral (absoluta) V m = massa do mineral em g

v = volume deslocado em cm3 (ml)

Lembre-se de que a densidade relativa é um número puro. Logo d = dabs

dabs água

Exemplos de densidades relativas:

Ouro: 19,3Barita: 4,5 alta (minerais pesados)Galena: 7,57Cassiterita: 7,0

Quartzo: 2,65Grafita: 2,1 baixa (minerais leves)Enxofre: 2,07

b) DUREZA (D)

A dureza de um mineral é definida como sua resistência ao risco. Esta é uma propriedade diagnóstica muito útil e é determinada, na prática, pela comparação, riscando-se a superfície de um mineral com a ponta do outro. Como escala de comparação adota-se, ainda hoje, a ESCALA DE MOHS, proposta em 1822 pelo mineralogista austríaco de mesmo nome. Esta escala é composta de dez minerais, sendo que cada mineral riscará os minerais abaixo dele na escala e será riscado pelos minerais acima.

ESCALA DE MOHS

1 – Talco 6 – Ortoclásio2 – Gipsita 7 – Quartzo3 – Calcita 8 – Topázio4 – Fluorita 9 – Córindon5 – Apatita 10 – Diamante

Observa-se aqui a perspicácia de MOHS: escolheu minerais comuns. Embora qualitativa, esta escala é bem apropriada para comparar durezas.

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Além dos 10 minerais da escala, utilizam-se ainda outros instrumentos práticos para a determinação da dureza relativa, como o canivete (D = 5,5) e a unha humana (D = 2,5). Minerais de D = 1 são untuosos ao tato; de D = 2 são riscados pela unha; D = 3 a 5 são riscados por um canivete e acima disso riscarão o vidro. A dureza dos minerais está diretamente ligada à estrutura do cristal e pode ser considerada como sendo a resistência da estrutura à deformação mecânica.

Sugestões Práticas para a Determinação da Dureza

1) A dureza deve ser medida sobre uma superfície não alterada, do contrário o valor obtido será maior do que o real.

2) A superfície deve ser relativamente lisa. Agregados granulares de um mineral terão, aparentemente, uma dureza mais baixa do que o real pelo fato dos grãos se desagregarem.

3) Não confundir risco (sulco ou ranhura que o mineral mais duro deixa no mais macio) com traço (linha de pó que o mineral mais macio deixa no mais duro).

4) Minerais de mesma dureza podem riscar-se mutuamente. É importante sempre inverter o ensaio, isto é, tentar riscar o mineral A com a ponta do B e a superfície do mineral B com a ponta do A.

c) TENACIDADE:

A tenacidade descreve o modo como um mineral se comporta sob a ação de esforços mecânicos. Ela depende da força de coesão entre os átomos. Os seguintes termos são empregados para descrever a tenacidade:

1) Quebradiço: O mineral pulveriza-se ao choque mecânico ou quando é riscado. Ex.: quartzo, enxofre nativo, blenda, diamante, etc.

2) Séctil: O mineral pode ser cortado em aparas delgadas com uma faca. Ex.: ouro, prata, cobre, bismuto.

3) Maleável: O mineral se permite ser transformado em lâminas por percussão com um martelo. Ex.: ouro, prata, cobre, platina. Nem todo mineral séctil é maleável.

4) Dúctil: O mineral pode ser transformado em fios. Ex.: ouro, prata, cobre, platina.

5) Flexível: Mineral cujas placas ou fibras podem ser encurvadas e que permanecem assim uma vez cessado o esforço. Ex.: talco, clorita, molibdenita.

6) Elástico: Mineral cujas placas ou fibras podem ser encurvadas mas retornam a sua posição original uma vez cessado o esforço. Ex.: micas, asbestos.

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d) COR:

Quanto à cor os minerais podem ser, tradicionalmente, classificados em:

1) Idiocromáticos: de cor própria (verdadeira). A cor se deve à própria composição química e estrutura do mineral. As cores idiocromáticas caracterizam-se pela intensidade e pela constância. Assim, a azurita é sempre azul, a malaquita sempre verde. Os minerais idiocromáticos possuem um traço (cor do pó do mineral) também intensamente colorido.

2) Alocromáticos: de cor não própria, originada por impurezas ou defeitos estruturais. O traço destes minerais é geralmente incolor ou colorido fracamente. Exemplo: o quartzo que pode apresentar-se em muitas cores (incolor, leitoso, violeta, amarelo, esfumaçado, verde, rosa, azulado, etc).

3) Pseudocromáticos: de cor falsa, devido a certos efeitos óticos. Exemplo: opala preciosa, que exibe uma série de cores vivas no seu interior (jogo de cores). As causas específicas para a cor da maioria dos minerais não são ainda conhecidas. Como exemplo, acreditava-se que a cor azul de alguns diamantes (como o “Hope”) era devida à presença de Al, mas a síntese em laboratório não comprovou a teoria.

É bom observar também que em alguns casos a superfície do mineral pode estar alterada e não mostrar sua verdadeira cor. Há ainda várias tonalidades de cor, como amarelo-latão, amarelo-ouro, amarelo-bronze, etc. No quadro abaixo são dados alguns minerais e suas cores com suas impurezas já estudadas.

IMPUREZA MINERAL (COR)

CROMO

ESMERALDA: variedade verde do berilo.Be3Al2Si6O18

ALEXANDRITA: variedade verde a vermelho do crisoberilo.BeAl2O4

RUBI: Variedade vermelha do córindonAl2O3

TOPÁZIO: violeta – Al2SiO4(F,OH)2

DIOPSÍDIO: verde – CaMgSi2O6

FERROÁGUA-MARINHA: variedade azul do beriloTURMALINA: verde ou negra

++ +++Fe FeCRISOBERILO: amarelo

MANGANÊSMORGANITA: variedade rosa do beriloKUNZITA: variedade rosa do espodumênioTURMALINA: rosa

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e) TRAÇO DOS MINERAIS:

É a cor do mineral reduzido a pó. É um fator mais diagnóstico do que a cor própria, por ser mais constante. A hematita, por exemplo, pode ser cinza, negra, porém seu traço é sempre vermelho.

Para se determinar o traço utiliza-se uma placa de porcelana de dureza aproximadamente igual a 6,5. Minerais de dureza superior à da placa não deixarão traço na porcelana. Eles teriam que ser triturados e moídos para obtenção do traço. Deve-se usar a parte não polida da porcelana.

Exemplos de traços de alguns minerais:

- Hematita: traço vermelho – cor cinza escuro- Pirita: traço negro – cor amarela- Calcopirita: traço negro esverdeado – cor amarela- Cromita: traço castanho – cor negra- Fluorita: traço incolor – cor azul, verde, violeta, amarelo, incolor, etc.

f) BRILHO:

Brilho é o aspecto superficial do mineral. Segundo alguns autores o brilho independe da cor do mineral. A seguir alguns tipos de brilho:

1) Brilho metálico: característico de minerais opacos. Exemplos: ouro, prata, sulfetos, pirita, etc.

2) Brilho sub-metálico: característico da hematita. Pode-se dizer que é um brilho metálico amortecido.

3) Brilho não metálico: minerais transparentes a translúcidos podem apresentar vários tipos de brilho não metálico, tais como:

Brilho vítreo: É o brilho do vidro. A maioria dos minerais (em torno de 70%) possui brilho vítreo. Exemplos: quartzo, topázio, berilo, turmalina, etc.

Brilho adamantino: É um brilho de grande intensidade. Típico de minerais transparentes e translúcidos. Exemplos: enxofre nativo, algumas blendas.

Brilho gorduroso: nefelina, alguns diamantes, quartzo de veios. Brilho ceroso: semelhante ao da cera de vela.

Exemplos: calcedônia, opala, etc. Brilho terroso: é um brilho fosco.

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Exemplos: argilas, caolim. Brilho nacarado ou perláceo: semelhante ao da pérola.

Exemplos: talco, micas. Brilho sedoso: semelhante ao da seda.

Exemplo: asbestos.

____________________________________________________________g) DIAFANEIDADE:

A diafaneidade descreve a capacidade do mineral de transmitir a luz. Usa-se a seguinte classificação para exprimir os vários graus desta propriedade:

Transparente: quando o contorno de um objeto visto através do mineral é nítido. Exemplo: quartzo variedade cristal de rocha.

Translúcido: quando a luz atravessa o mineral, mas um objeto não é visível através dele. Exemplo: esfalerita.

Opaco: quando o mineral não se deixa atravessar pela luz. Exemplos: pirita, galena.

OBS.: Para minerais transparentes o grau de diafaneidade pode variar de amostra para amostra. Há variedades de quartzo que são opacos e outras que são translúcidos.

h) ODOR:

Alguns minerais emitem odores característicos. Exemplos: arsenopirita tem odor de alho, a pirita odores sulfurosos quando submetidos ao calor.

i) TATO:

Quando um mineral é friccionado com o dedo pode transmitir uma sensação característica. O grafite e a molibdenita transmitem a sensação de graxa. j) MANCHA:

Alguns minerais marcam o papel ou mancham os dedos. O grafite e a molibdenita marcam o papel. A pirolusita mancha os dedos.

k) HABITO OU HABITUS:

O hábito ou habitus é a forma ou combinação de formas comuns e características em que o mineral se cristaliza, incluindo as suas irregularidades de crescimento. A seguir, tem-se uma lista dos principais tipos de hábitos:

1) Cúbico: pirita, fluorita, halita, galena. Em forma de cubo.

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2) Octaédrico: magnetita, diamante, pirita. Em forma de octaedro.3) Tetraédrico: tetraedrita. Em forma de tetraedro.4) Piramidal: zircão, anatásio. Em forma de pirâmide.5) Prismático: berilo, turmalina, topázio, rutilo, etc. Em forma de prisma.6) Tabular: barita, hematita, micas. Em forma de placas achatadas.7) Laminado: cianita. Semelhante a lâmina de faca (achatado e alongado)8) Acicular: rutilo, turmalina. Semelhante a agulha.9) Capilar ou filiforme: asbestos, prata nativa. Semelhante a fios decabelos.

AGREGADOS CRISTALINOS: Em geral, os cristais não ocorrem isolados, mas sim em agrupamentos. A seguir tem-se uma lista dos principais tipos de agregados cristalinos:

1) Maciço ou compacto: agregado de cristais tão pequenos que só podem ser distinguidos ao microscópio. Exemplos: caolim, calcedônia.

2) Granular: agregado de grãos aproximadamente equidimensionais. Exemplos: barita, calcita.

3) Reticulado: agregado de cristais aciculares, formando um retículo ou grade. Exemplos: rutilo, cerussita, cuprita.

4) Fibroso: agregado compacto de longos cristais delgados (filiformes). Exemplo: asbestos.

5) Radial (ou divergente): agregado de cristais aciculares ou capilares, que divergem radialmente a partir de um centro. Exemplos: malaquita, wavellita.

6) Micáceo, lamelar ou foliáceo: agregado constituído de pequenas folhas ou placas delgadas. Exemplos: micas, talco, grafita, molibdenita.

7) Drúsico: agregado de cristais de faces bem formadas que revestem uma superfície. Chama-se geodo a uma drusa mais ou menos esférica. Geodos formam-se pela cristalização de minerais revestindo as paredes de antigas bolhas de gases em rochas vulcânicas. São belos os geodos de quartzos ametistas.

8) Dendrítico ou arborescente: agregado semelhante a galhos ou a folhas de plantas. Exemplos: ouro, prata e cobre nativos, pirolusita, psilomelana.

9) Estalactítico: agregado em forma de cone ou cilindro pendente do teto de cavernas. Os estalactites são formados pela evaporação de águas saturadas em substâncias minerais que gotejam do teto da cavidade.Quando estas águas pingam no chão da gruta, evaporando-se a seguir, formam-se os estalagmites que crescem do chão para cima. Exemplos: calcita, aragonita.

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10) Coraloidal ou coralóide: agregado estalactítico recurvado e retorcido semelhante a coral. Exemplos: aragonita, gibbsita.

11) Amigdalóide: agregado de forma amendoada que preenche vesículas (antigas bolhas gasosas) em rochas vulcânicas. Exemplo: calcita.

12) Coloforme: agregado de forma externa arredondada. Podem ainda ser:

Globular ou esferulítico: agregado aproximadamente esferoidalBotrioidal: semelhante a cacho de uvasMamilar: semelhante a mamaReniforme: semelhante a rimExemplos: hematita, pirolusita, psilomelana, limonita

13) Concêntrico ou bandado: agregado em que o mineral se dispõe em camadas mais ou menos circulares de cor ou textura diferente. Exemplos: ágata, malaquita.

14) Oolítico: agregado semelhante a ovo de peixe. Oolito é uma pequena esfera de dimensão menor do que uma ervilha (de 0,2 a 2mm) formada, em geral, por camadas concêntricas de substância mineral em torno de um núcleo, por exemplo, um grão de areia. Exemplos: calcita, limonita.

15) Pisolítico: esferas maiores que uma ervilha. Exemplos: calcita, limonita.

l) MOLHABILIDADE:

Os minerais apresentam diferenças marcantes nas propriedades de suas superfícies. Uma propriedade de grande significado técnico é a molhabilidade, que é a facilidade relativa com que uma superfície pode ser recoberta por água. Quanto à molhabilidade, os minerais podem ser divididos em:1) Liófilos (ou hidrófilos): são os minerais que são facilmente molhados como o quartzo, a calcita, os silicatos em geral.2) Liófobos (hidrófobos): são os que não se deixam cobrir pela água facilmente, como os sulfetos e o diamante.Esta diferença quanto às propriedades superficiais tem sido aplicada há muito para a separação de diamantes (liófobos) e granadas (liófilas) dos Kimberlitos(rochas de onde se extraem os diamantes) na África do Sul. Ambos minerais possuem a mesma densidade relativa. Após a moagem da rocha, faz-se uma separação mecânica inicial de um concentrado. A seguir lava-se este concentrado sobre uma mesa inclinada revestida de uma camada de graxa. As granadas, sendo liófilas, são imediatamente recobertas por água e descem junto com ela, enquanto os diamantes, que são liófobos, aderem à graxa sendo então facilmente recuperados. Os diamantes que já sofreram transporte por água em rios (diamantes de aluvião) não podem ser recuperados por este processo, porque já passaram a liófilos, já se “acostumaram” com a água.

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m) ASTERISMO:Diz-se que uma amostra de um mineral apresenta asterismo, se ela mostrar uma estrela luminosa, em geral de 6 pontas, devido à reflexão da luz em seu interior. Exemplos: rubi astérico, safira astérica. Têm grande valor como gemas.

n) PLEOCROÍSMO:Pleocroísmo é uma absorção seletiva da luz nas diferentes direções cristalográficas. Em outras palavras, um mineral é pleocróico caso ele mude de cor ou tonalidade quando observado em diferentes direções. O pleocroísmo é melhor observado no estudo microscópico de lâminas delgadas do mineral e é de grande importância na identificação do mineral. Exemplos: Kunzita (variedade de espodumênio) possui pleocroísmo rosa escuro arosa mais claro. A andaluzita apresenta pleocroísmo verde a castanho avermelhado.

o) DUPLA REFRAÇÃO:Em geral, a dupla refração só pode ser observada através de instrumentos especiais como o microscópio. A calcita é uma exceção. Apresenta uma dupla refração tão forte, que é possível observar uma duplicação de imagem através de um cristal transparente deste mineral (a calcita transparente é chamada Espato de Islândia).

p) CLIVAGEM:A clivagem representa a tendência do mineral se partir segundo superfícies mais ou menos planas. Nem todos minerais possuem clivagem, mas se um mineral apresenta esta propriedade, todos cristais daquela espécie mineral exibirão a mesma clivagem. A clivagem é sempre paralela a uma possível face do cristal. Quanto à qualidade a clivagem pode ser:

1) Muito perfeita ou excelente: micas2) Perfeita: calcita, galena3) Boa: anfibólios4) Imperfeita: apatita5) Indistinta: berilo, pirita, magnetita

IMPORTÂNCIA DA CLIVAGEM

Do ponto de vista de aplicação técnica, a clivagem é de grande importância, pois o emprego industrial de vários minerais depende dela. Por exemplo, a facilidade de se clivar a moscovita (uma mica) em placas muito delgadas, associada a suas propriedades elétricas, constitui a base de seu uso em equipamentos elétricos. As qualidades lubrificantes do talco e da grafita resultam da sua baixa dureza e da facilidade com que se partem ao longo de superfícies de clivagem. A clivagem é uma propriedade diagnóstica muito importante. Ela pode fornecer o sistema cristalino do mineral.

q) FRATURA:

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Fratura é a maneira particular como o mineral se quebra quando isto não se dá ao longo de planos de clivagem. A maioria dos minerais apresenta fratura desigual ou irregular, não constituindo uma propriedade diagnóstica importante. Uma exceção é a fratura conchoidal ou concóide, que consiste em superfícies lisas e côncavas semelhante ao interior de uma concha. O quartzo, a opala e a calcedônia podem apresentar fratura conchoidal. Minerais como os metais nativos (ouro, prata, cobre) exibem uma fratura denteada ou serrilhada, com superfícies de bordos cortantes.

r) PARTIÇÃO:Partição é a ruptura do mineral ao longo de superfícies de menor resistência. A partição pode confundir-se com a clivagem exceto pelo fato dela ocorrer apenas em alguns cristais de uma espécie mineral. A partição é acidental e, portanto, somente algumas amostras de um mineral a apresentarão. A clivagem não é acidental, isto é, se um mineral apresenta esta propriedade, todos cristais daquela espécie mineral a apresentarão.

s) PROPRIEDADES ELÉTRICAS:Quanto à condutividade elétrica os cristais podem ser classificados em condutores e isolantes, embora possam ocorrer todos graus de condutividade. São minerais condutores os elementos nativos (ouro, prata, cobre, platina, etc) e alguns sulfetos como a pirita (FeS2). A maioria dos minerais porém, pertence ao grupo dos isolantes, como o quartzo, a calcita, etc. Nestes minerais é possível, às vezes, induzir o aparecimento de cargas elétricas por variação de temperatura (piroeletricidade) ou por deformação mecânica (piezoeletricidade). Os relógios de quartzo são utilizados baseados no princípio da piezoeletricidade.

t) PROPRIEDADES MAGNÉTICAS:Quando colocados num campo magnético, os minerais podem tornar-se magnetizados ou não. Em outras palavras, eles concentram ou não, no seu interior, as linhas de força do campo magnético . Quanto ao seu caráter magnético os minerais classificam-se em:1) Diamagnéticos: minerais que não se magnetizam quando colocados num campo magnético. Não são atraídos por um ímã. Exemplos: quartzo, fluorita, halita, calcita.2) Paramagnéticos: minerais que são fracamente atraídos por um ímã; se tornam magnetizados quando colocados num campo magnético. Exemplos: rutilo, berilo e todos minerais que contêm ferro. O caráter paramagnético varia de mineral para mineral, isto é, cada mineral é atraído pelo ímã com intensidade diferente.

3) Ferromagnéticos: São minerais que são intensamente atraídos por um ímã qualquer. Eles podem tornar-se magnetizados permanentemente. Exemplo: magnetita (Fe3O4). Exemplos para o emprego prático das propriedades magnéticas dos minerais é a separação de minerais diamagnéticos e paramagnéticos dos ferromagnéticos através de um eletroímã e a prospecção de jazidas através de manetômetros.

u) LUMINESCÊNCIA:Luminescência é a emissão de luz resultante de todos processos, exceto a incandescência. Há dois tipos principais de luminescência:1) Fluorescência: é a emissão de luz que se dá durante a irradiação.

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2) Fosforescência: é a emissão continuada de luz.A scheelita (CaWO4) é um importante mineral-minério de tungstênio. Pode apresentar luminescência de cor branca (se tiver Pb) ou amarela (se tiver Mo). Uma aplicação prática desta propriedade é na prospecção de certos minerais-minério como a scheelita, diamantes, blenda, barita, etc.

4 – ROCHAS SEDIMENTARES E ROCHAS 4 – ROCHAS SEDIMENTARES E ROCHAS

METAMÓRFICAS METAMÓRFICAS

4.1 Rochas sedimentares

OrigemAo longo do ciclo de transformações das rochas, o conjunto de fenômenos que ocorrem sob a influência dos agentes externos constitui o ciclo exógeno de transformações através do qual se formam as rochas sedimentares (Fig. 8.1)

(FIGURA)

Como já foi visto, este ciclo começa pelo intemperismo, que decompõe quimicamente ou desintegra mecanicamente as rochas mais antigas, transformando-as em sedimentos e solos.Durante o intemperismo, os minerais sofrem transformações químicas importantes: a) parte de seus constituintes é dissolvida e carregada pelas águas de infiltração (Ca, Mg, K, Na e Fe, principalmente), de modo que esses materiais só vão se reprecipitar sob a forma de sedimentos químicos; b) parte dos minerais, como os feldspatos, anfibólios, micas etc. é transformada em argilominerais, ou seja, minerais moles, terrosos, formados por cristais ínfimos; c) o quartzo e uns poucos minerais, como a ilmenita, a granada e a monozita, não se alteram e permanecem nos solos sob a forma de grânulos duros e areia; (d) quando o intemperismo é incompleto, restam ainda no solo fragmentos mais resistentes de rocha. Assim, o intemperismo transforma as rochas em solos residuais formados por uma mistura de argila, areia e fragmentos de rocha.Esses materiais são então transportados pelas chuvas, rios, ventos, etc., que finalmente os redepositam. Os depósitos formados são denominados sedimentos clásticos ou detríticos.Durante o transporte esses materiais são separados uns dos outros pelos agentes de transporte em função do tamanho e da dureza das partículas, de sorte que os sedimentos formados são constituídos (mais ou menos separadamente) por argila, areia ou cascalho.Dessa forma, os dois tipos principais de sedimentos que resultam do ciclo exógeno são os sedimentos químicos e os sedimentos clásticos.

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Uma terceira categoria de sedimentos pode ser adicionada ás duas primeiras: os sedimentos orgânicos, os quais, em princípio, também são sedimentos químicos ou clásticos, mas apresentam a particularidade de terem sido originados da intervenção ou da acumulação de restos de esqueletos e carcaças de seres vivos (Fig. 8.1).

(FIGURA)

LitificaçãoOs sedimentos recém-formados são moles e incoerentes como a areia de uma praia ou argila de um manguezal.Com o passar do tempo e a evolução geológica, entretanto, especialmente em zonas em que a crosta está sofrendo um afundamento lento (subsidência), novas camadas de sedimentos vão se acumulando sobre as mais antigas, e assim vão se criando espessas formações de sedimentos que podem atingir centenas e até milhares de metros de espessura.Sob o efeito do peso das novas camadas, a água é expulsa e os sedimentos mais antigos vão endurecendo, sofrem a litificação, até voltarem à forma de rochas duras: as rochas sedimentares.Este fenômeno de litificação ou diagênese se processa de várias maneiras. Os sedimentos argilosos, por exemplo, litificam-se por compactação, ou seja, as partículas de argila que no início da sedimentação se dispõem segundo uma estrutura cheia de vazios, sob a ação do peso das camadas superiores, são compactadas uma contra as outras, de modo a formarem uma rocha dura como o tijolo prensado. Já a areia de praia endurece principalmente pela introdução de substâncias cimentantes: carbonato de cálcio, óxidos de ferro, sílica etc.Os sedimentos químicos, por sua vez, ao precipitarem sofrem fenômenos de cristalização que dão origem a rochas muito duras.

Consolidação dos sedimentosComo foi visto após a sedimentação os sedimentos passam a sofrer processos de litificação ou diagênese. Os mais importantes são os seguintes:

CompactaçãoRedução volumétrica causada principalmente pelo peso das camadas superpostas e relacionada com a diminuição dos vazios, expulsão de líquidos e aumento da densidade da rocha. É o fenômeno típico dos sedimentos finos, argilosos.

CimentaçãoDeposição de minerais nos interstícios do sedimento, produzindo a colagem das partículas constituintes. É o processo de agregação mais comum nos sedimentos grosseiros e arenosos.

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RecristalizaçãoMudanças na textura por interferência de fenômeno de crescimento dos cristais menores ou fragmentos de minerais até a formação de um agregado de cristais maiores. É um fenômeno mais comum nos sedimentos químicos.

Rochas Sedimentares ClásticasAs rochas clásticas podem ser classificadas de diversas maneiras. A mais comum, entretanto, é a que se baseia na granulometria. Uma classificação deste gênero, completada por outras características, é encontrada no quadro da Fig. 8.2. Ver também Capítulo 7, Seção 7.5.

(FIGURA)

Conglomerados (Psefitos)São depósitos constituídos de fragmentos de rochas de natureza diversa. Os componentes dos conglomerados recebem a denominação de clastos e têm tamanho superior a 2 mm de diâmetro. Os clastos comumente encontram-se imersos em uma matriz de composição mais fina. Quando os clastos são angulosos a rocha denomina-se brecha, podendo indicar pouco ou nenhum transporte. Quando os clastos sofrem arredondamento estão, em geral, associados a uma matriz arenosa, e o depósito constitui um ortoconglomerado.Os ortoconglomerados são transportados por tração e, por isso, são geralmente depósitos bem maduros, como os de natureza fluvial (Fig. 8.3)

(FIGURA)

Quando a matriz é fina (pelítica) os clastos são geralmente pouco numerosos e pouco arredondados. Nesse caso, o depósito é um paraconglomerado. Estes são provenientes de transporte por suspensão em correntes de alta densidade, como as correntes de turbidez ou leques aluvionares (Fig. 8.4).

(FIGURA)

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Os ortoconglomerados têm, em sua composição, clastos mais resistentes, que sobreviveram a um processo de transporte mais efetivo. Os ortoconglomerados dividem-se em oligomíticos e polimíticos. Os primeiros têm composição muito uniforme, representada por materiais mais estáveis, como quartzo, o quartzito e o calcário. Os conglomerados polimíticos, por sua vez, têm uma composição mais variável de seus clastos, incluindo componentes líticos mais instáveis (granito, diabásios).

TilitosO termo tilito foi introduzido por Penck para rochas originadas por litificação do till, um lamito conglomerático, porém o termo tem conotação genética, pois todos têm sua origem ligada ao gelo.Portanto, o till, depois de consolidado, constitui o tilito, cujo sedimento é depositado diretamente pela geleira. Por isso são desprovidos de estratificação e caracterizam-se por apresentam clastos de tamanho extremamente variável, desde poucos centímetros até vários metros de diâmetro (matacães). Estes são constituídos por tipos de rochas tão variáveis quanto são os terrenos pelas quais passa a galeria. As formas são geralmente angulosas, e muitos apresentam estriações produzidas pelo contato com o substrato rochoso (Fig. 8.5)

(FIGURA)

TiloidesSão paraconglomerados encontrados inicialmente nos taludes submarinos, e receberam este nome por serem semelhantes aos tilitos. Mais tarde aplicou-se esse termo também para outros depósitos, criando-se confusão.

DiamictitosOs diamictitos são também paraconglomerados, ou seja, lamitos conglomeráticos. Contêm clastos de tamanhos variáveis dispersos em abundante matriz predominantemente pelítica. O termo diamictito não implica a gênese do depósito, de modo que eles podem ser formados em ambientes glaciais, periglaciais, leques aluvionais, correntes de turbidez etc.

(FIGURA)

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Os diamictitos são encontrados como corpos de diferentes espessuras e formas, na sequência relacionada com a glaciação permocarbonífera do Grupo Itararé, na Bacia do Paraná. Por isso, na literatura geológica brasileira são frequentemente associados a ambientes glaciais ou periglaciais.Os diamictitos do Grupo Itararé são formados, por via de regra, por uma matriz fina, composta de quartzo, feldspato, micas e argilas.Os clastos constituem cerca de 30% da rocha e são formados predominantemente de quartzito, gnaisses e granitos. O tamanho médio dos clastos é pequeno. Megaclastos com 2 a 3 metros de diâmetro são raros. Os diamictitos podem ser maciços ou apresentar estratificação. Neste caso, podem passar transicionalmente para depósitos estratificados de arenitos, silitos ou conglomerados. Muitos possuem deformações plásticas.

Arenitos (Psamitos)São os sedimentos mais abundantes. Podem ser definidos como toda rocha cujos constituintes tenham tamanho entre 2 e 0,0062 mm de diâmetro (segundo a escala de Wentworth)O quartzo é o componente predominante, por ser mais duro, resistente e estável quimicamente. Quando outros componentes entram na composição dos arenitos em quantidades apreciáveis, estes passam a denominar-se para arenitos ou grauvacas, ou, ainda, arenitos sujos. Estes sedimentos, em sua composição, além de grãos de quartzo, contêm feldspato, fragmentos líticos e argilas. Esta constituição é devida ao transporte por suspensão sob vigência de climas secos. Os arenitos limpos são constituídos, predominantemente, por grãos de quartzo que sofreram um transporte bastante efetivo, suficiente para eliminar os demais constituintes de natureza instável e produzir alto grau de arredondamento nos grãos de quartzo. Estes arenitos denominam-se ortoarenitos e encontram-se frequentemente em ambientes eólicos (dunas), marinhas (praias) e canais fluviais (Fig. 8.6)

(FIGURA)

PelitosComo pelitos são englobados todos os sedimentos cujos tamanhos dos grãos são inferiores a 0,062 mm de diâmetro (escala de Wentworth).Sob essa denominação englobam-se os siltitos, em que os tamanhos dos grãos variam entre 0,062 e 0,004 mm de diâmetro, e os argilitos, cujas partículas têm diâmetro menor que 0,004 mm. Os siltitos têm composição muito heterogênea, com predominância de quartzo sobre finos resíduos de rocha, argilas e outros minerais de natureza variável. Os argilitos podem conter alta porcentagem de argilas de natureza diversa, provenientes, em geral, da alteração de feldspatos, piroxênios e anfibólios, conferindo grande plasticidade à rocha. (Fig. 8.7)

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(FIGURA)

Quando os pelitos possuem muita mica, esta se dispõe segundo lâminas planoparalelas entre os grãos finos, o que confere à rocha grande fissilidade, ou seja, a propriedade de esfoliar-se segundo planos paralelos. Nesse caso, o sedimento é denominado folhelho. Os pelitos encontram-se comumente em ambientes subaquáticos de águas calmas, tais como lagos, zonas abissais marinhas, pântanos etc.Lâminas de arenitos finos alternadas por pelitos constituem uma rocha denominada ritmito ou varvito, neste caso ligada à gênese periglacial (Fig. 8.8).

(FIGURA)

4.2 Rochas carbonáticasSão sedimentos de origem clástica, orgânica ou química; neste último caso são formados por precipitação, cujo componente principal é o carbonato de cálcio.

Classificação das rochas carbonáticas

Calcários bioconstruídosSão rochas resultantes da construção de colônias de corais e algas, formando os bioermas. O desenvolvimento de estruturas formadas por colônias de algas denomina-se estromatólito.Calcários bioacumuladosOs depósitos de calcários bioacumulados são provenientes do transporte e da deposição de organismos e restos de suas carapaças. Constituem clastos de conchas, esqueleto, peloides, restos de colitos e ainda de invertebrados. A matriz ou cimento pode ser calcisilitítica ou calcilutítica. Os calcários bioacumulados podem ser divididos macroscopicamente em:(a) Calciruditos - São acumulações cujos fragmentos têm tamanhos superiores a 2 mm de diâmetro.(b) Calcarenitos - Representam os calcários cujas partículas componentes são do tamanho das de areia, ou seja, situam-se entre 0,0062 e 2 mm de diâmetro.(c) Calcipelitos - Constituem calcários cujos componentes apresentam tamanhos inferiores a 0,062 mm de diâmetro.Calcários metassomáticos

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São os dolomitos, formados pela substituição dos calcários calcíticos pelo magnésio sem que haja modificação na estrutura da rocha. A dolomitização ocorre comumente nos recifes de barreira, situados paralelamente à praia, formando uma laguna.Verificou-se que as soluções de magnésio formadas nessa laguna passam através dos recifes em direção ao mar aberto, produzindo a dolomitização dos calcários, exceto os dolomitos com precipitação de magnésio primário.

4.3 Rochas de origem químicaSão formadas de substâncias em soluções iônica ou coloidal através de processos químicos variados, e se depositam por evaporação e precipitação. A precipitação produz materiais finamente cristalizados ou amorfos. A evaporação pode produzir cristais maiores, como acontece com depósitos de sal ou gipsita.De qualquer forma, as rochas químicas geralmente apresentam texturas cristalinas, ás vezes até mesmo parecidas com as das rochas ígneas, porém quase sempre com a ocorrência de um único tipo de mineral.Outras texturas comuns são as amorfas (mistura de texturas cristalinas e clásticas) e as oolíticas (cristalização em pequenas camadas concêntricas formando minúsculas esferas semelhantes a ovas de peixe).A classificação desses sedimentos é usualmente baseada na composição química. Umas das mais simples é a apresenta a seguir.(a) Sedimentos carbonáticos – Formados pela precipitação de carbonatos variados, principalmente carbonato de cálcio e magnésio, que dão origem aos calcários, dolomitos e rochas similiares.(b) Sedimentos ferríferos – Formados pela deposição de hidratos férricos coloidais. Em meios oxidantes, formam-se acumulações hematíticas ou limoníticas. Em meios redutores, formam-se acumulações de pirita ou siderita. Em geral, ocorrem misturados com outras frações clásticas ou químicas, formando sedimentos mistos. Possivelmente está é a origem dos jaspelitos-ferríferos de Urucum (Mato Grosso) e também, após metamorfismos, dos itabiritos de Minas Gerais.(c) Sedimentos silicosos – São depósitos de sílica criptocristalina (calcedônia) e quartzo microcristalino sob a forma de sílex. Têm um aspecto maciço ceroso e ocorrem sob a forma de camadas ou nódulos dentro de camadas de calcário ou outros sedimentos.(d) Sedimentos salinos ou evaporitos – São depósitos de cloreto de sódio, potássio, sulfatos, carbonatos, boratos e outros sais comumente relacionados com a evaporação exagerada do solvente. Formam-se em braços de mar, mares interiores, lagos salgados etc., donde o nome evaporitos. É exemplo o sal em Cotiguiba, Sergipe e Nova Olinda, Amazonas.(e) Rochas sedimentares orgânicas – São sedimentos formados pela acumulação bioquímica de carbonatos, sílica e outras substâncias, ou então pela deposição e transformação da própria matéria orgânica. Entre os primeiros, também chamados sedimentos acaustobiolitos, ou seja, não combustíveis, merecem destaque os calcários formados pela acumulação de conchas, corais etc. ou originados pela intervenção de certas algas, assim como os sedimentos formados pela acumulação de estruturas silicosas de foraminíferos e diatomáceas (diatomitos). Os segundos são denominados caustobiolitos, ou seja, biólitos combustíveis, e se formam pela acumulação de maior ou menor quantidade de matéria orgânica, juntamente com uma certa porção dos sedimentos argilosos ou calcários.O tipo de material acumulado pode ser predominantemente formado por matéria carbonosa e ácidos húmicos provenientes do tecido lenhoso e vascular dos vegetais terrestres. Esses sedimentos se formam em ambientes continentais, pântanos, planícies costeiras, alagadiços

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etc., onde se desenvolve uma vegetação palustre que, ao morrer, acumula-se no próprio local, originando um ambiente redutor com maior ou menor teor de argila. O sedimento assim formado chama-se turfa. Com a evolução diagenética, a turfa passa a outras formas cada vez mais ricas em carbono chamadas linhito, hulha e antracito (ver Capítulo 20, Seção 20.1)Quando a matéria orgânica que se acumula é predominantemente constituída por seres aquáticos, como algas e plâncton, e a deposição ocorre em lagunas costeiras ou mares rasos e semifechados como o Negro, por exemplo, os sedimentos que se formam são denominados sapropélicos, e de sua diagênese e evolução se formam os folhelhos betuminosos, os folhelhos orgânicos e o petróleo (ver Capítulo 20)

4.4 Rochas metamórficas

Conceito de Rochas Metamórficas e MetamorfismoAs rochas sedimentares, bem como as magmáticas (estas de modo não tão evidente), que se encontram em profundidades superiores a 3km, por causa das pressões e temperaturas elevadas que oscilam entre 100 e 600°C, assim como os fluidos ativos, tornam-se instáveis. Os minerais originais transformam-se, por reações mútuas ou modificações do sistema de cristalização, em novos minerais. A rocha passa por alterações na composição mineralógica, com o aparecimento de novas características de ordem estrutural e textural. Todas essas transformações ocorrem no estado sólido, ou seja, a rocha não passa por uma fase de fusão.As novas rochas assim formadas são chamadas metamórficas, e o fenômeno que origina tais transformações é denominado metamorfismo.A base de todo processo metamórfico reside no movimento das placas e no fato de que os minerais têm certas condições físico-químicas de sobrevivência. Mudando-se essas condições (pressão, temperatura, etc.), o mineral passa a uma nova forma estável. A circulação do calor no interior da Terra é conseqüência da tectônica global, acompanhando o movimento das placas, resultando em eventos tectônicos de diversas naturezas ao longo das grandes fraturas em áreas ativas. O metamorfismo da rocha ocorre em função das temperaturas vigentes e, em alguns casos, dependendo das variáveis térmicas, acontecem processos de fusão parcial, dando origem aos migmatitos.Na zona de subducção a placa oceânica mergulha por baixo da placa continental, produzindo calor e, consequentemente, terrenos metamórficos formados por xistos, anfibolitos e gnaisses, dependendo da temperatura e da pressão.Na zona de colisão das placas formam-se cadeias de montanhas constituídas de rochas metamórficas de alto grau, como migmatitos e gnaisses.

Tipos de MetamorfismoNa natureza podem existir diversos tipos de ambientes metamórficos, cada qual com o seu “clima” físico-químico específico. Dentre eles podem-se destacar:

Metamorfismo regionalDesenvolve-se em regiões que sofrem tectonismo intensivo, isto é, compressões e dobramentos de extensas áreas (placas) da crosta com vigência de pressões orientadas (cisalhantes) e temperaturas muito elevadas. Em geral, as rochas que sofreram esse tipo de metamorfismo ocorrem em áreas onde existem ou existiram grandes cadeias montanhosas,

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fazendo parte dos chamados cinturões orogênicas, com placas convergentes em relação à placa oceânica.O metamorfismo se processa por fluxos de calor intenso, produzindo a recristalização e formando novos minerais e rochas, tais como anfibolitos, gnaisses, xistos, filitos e ardósias (Fig. 11.1).

(FIGURA)

Metamorfismo de contatoDesenvolve-se ao redor de corpos ígneos intrusivos (como batólitos), que cedem parte de sua energia térmica às rochas vizinhas encaixantes. Em conseqüência, as rochas assim metamorfisadas apresentam-se em auréolas envolvendo o corpo ígneo. Essas auréolas possuem no máximo algumas centenas de metros de espessura. O fator dominante na sua formação é a temperatura e as soluções gasosas que emanam do corpo ígneo, enquanto a pressão tem um papel secundário (Fig. 11.2).

(FIGURA)

Metamorfismo cataclásticoOcorre em zonas de movimentação e ruptura da crosta, em faixas extensas e estreitas, junto às zonas de cisalhamento ao longo das falhas. Este tipo de metamorfismo produz bandeamento e lineação nas rochas, e a deformação pode produzir a recristalização ou a formação de novos minerais devido à percolação de fluidos (Fig. 11.3).

Metamorfismo de soterramento. Ocorre pela pressão de espessas camadas de sedimentos e/ou rochas vulcânicas em grandes profundidades das bacias sedimentares, onde as temperaturas atingem até 300°C. Nestes casos não há alteração na estrutura e na textura das rochas (Fig. 11.4).

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Metamorfismo hidrotermal. Este tipo de metamorfismo ocorre nas bordas de intrusões graníticas, no fundo de bacias onde ocorrem erupções vulcânicas ou ainda em regiões de elevados graus geotérmicos. As temperaturas oscilam entre 150 e 350°C. Em todos os casos a água aquecida atua ao longo das fraturas, havendo recristalização e novas associações mineralógicas, muitas vezes de importância econômica. Este tipo de metamorfismo também pode ocorrer nas cadeias meso-atlânticas, limite de separação das placas e zonas de rifts, no fundo oceânico. Outro tipo mais raro de metamorfismo pode ocorrer em áreas do continente que receberam o impacto de um meteorito (Fig. 11.5).

Estrutura e Textura das Rochas MetamórficasO metamorfismo, especialmente o regional, pode originar estruturas e texturas novas e outras características nas rochas, especialmente naquelas originadas pelos fenômenos cisalhantes, quando as deformações dos minerais e os fenômenos de recristalização são guiados por condições enérgicas e dão origem a minerais achatados e alongados.A estrutura resultante dessa orientação dos minerais (geralmente micáceos) denomina-se estrutura xistosa. As dimensões dos minerais das rochas metamórficas são, de modo geral, tanto maior quanto mais intenso foi o metamorfismo. Assim, rochas xistosas pouco metamorfoseadas podem apresentar minerais quase imperceptíveis (ardósias e filitos), assemelhando-se bastante aos sedimentos de granulação fina dos quais se originaram. Rochas mais metamorfisadas apresentam cristais bem visíveis, como é o caso dos micaxistos.Quando o sedimento original é formado por minerais com pouca tendência ao desenvolvimento de formas lamelares por cristalização (como é o caso do quartzo e da calcita), ou então quando o metamorfismo se dá sem pressões orientadas (como o metamorfismo de contato), as estruturas que se formam não são orientadas e denominam-se estruturas granulares – características de rochas como quartzitos, mármores etc.Quando numa rocha se alternam estruturas xistosas (geralmente faixas de minerais micácios escuros) e estruturas granulares (faixas ou lentes de quartzo e feldspato), a estrutura resultante é chamada gnáissica, e as rochas que as apresentam, gnaisses.Um quarto tipo de estrutura comum nas rochas metamórficas é aquele resultante não da recristalização, mas do esmagamento e do cisalhamento das rochas e minerais, caracterizando-se pela presença de pedaços de rochas e minerais, fragmentados e deformados, envoltos frequentemente por material finamente moído e pela presença de minerais típicos desse ambiente, como um mineral verde denominado pistacita. A estrutura resultante é chamada cataclástica.

Graus de MetamorfismoO metamorfismo pode ocorrer com maior ou menor intensidade e ser progressivo em função da profundidade, das temperaturas e das pressões a que a rocha é submetida. De uma forma, podem-se distinguir diferentes graus de metamorfismo.No grau mais baixo, chamado epimetamórfico, as rochas têm granulação bastante fina, são formadas principalmente por minerais micáceos muito pequenos, quase imperceptíveis, e podem assemelhar-se aos sedimentos de que provêm. São exemplos o filito e as ardósias.O grau intermediário chama-se mesometamórfico, e nele os cristais micáceos já são bem visíveis. Uma rocha típica é o micaxisto.

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O grau mais intenso chama-se catametamórfico, e caracteriza-se pela ocorrência de minerais como feldspato, silimanito, granada etc. A rocha típica é o gnaisse.Nas fases mais intensas, ditas de ultrametamorfismo, as rochas que se formam têm sua composição química modificada por metassomatose, ou seja, pela introdução de certos elementos e retirada de outros, originando rochas com aspecto intermediário entre as metamórficas e as ígneas; são os migmatitos.

Principais Tipos de Rochas Metamórficas

A identificação das rochas metamórficas é muito complexa. Os tipos mais importantes, entretanto, são os constantes da relação que se segue e da Tabela 11.1.

(TABELA)

ArdósiasSão rochas de granulação muito fina de minerais praticamente imperceptíveis a olho nu e que se caracterizam por uma clivagem tabular perfeita. São muito parecidas com sedimentos argilo-micácios e se caracterizam por quebrarem em grandes placas. Constituem-se de quartzo, clorita e muscovita, sendo rochas metassedimentares de baixo grau de metamorfismo, podendo, com o aumento do grau de metamorfismo, transformar-se em filitos (Fig. 11.6).

(FIGURA)

Filitos

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São rochas xistosas, de granulação fina, e apresentam um brilho sedoso típico devido à presença de pequenos cristais de serecita. As cores são variadas, sendo comuns os tons castanho-claro, esverdeado, cinza, esbranquiçado etc.

XistosSão rochas de xistosidade bastante acentuada, nas quais os cristais constituintes são bem visíveis e apresentam-se em folhas ou placas delgadas. A composição predominante é de biotita, muscovita, clorita, quartzo etc. Quando sua composição é pelítica (argilosa ou areno-argilosa) são denominados micaxistos. Rochas de outra natureza, como as ultrabásicas ígneas constituídas por clorita, epidoto, albita ou anfibólios e talcos, também recebem a designação genérica de xistos.

GnaissesSão rochas de granulação mais grosseiras e mais duras que as anteriormente descritas e apresentam uma orientação muito nítida dos minerais presentes, os quais por vezes se agrupam formando bandas ou faixas alternadas em tons claros e escuros. A estrutura é designada bandeada ou gnáissica (Fig. 11.7-A). Os migmatitos têm o mesmo aspecto dos gnaisses (Fig. 11.7-B). São constituídos principalmente de quartzo e feldspatos. Quando originados de granitos são designados ortognaisses. Outros tipos de gnaisses podem ser formados pelo metamorfismo de rochas preexistentes. Os micaxistos aqui descritos podem se transformar em gnaisses. Designam-se paragnaisses as rochas metamórficas originadas de sedimentos tais como arenitos, arcóseos, grauvacas etc. Os quartzos, por sua vez, originam-se de arenitos essencialmente quartzosos.

QuartzitosSão rochas provenientes do metamorfismo dos arenitos e, por isso, podem ser confundidas com eles. A principal diferença é a presença de minerais micáceos. Além disso, os quartzitos são mais duros, e, quando quebrados, os minerais de quartzo são seccionados ao meio, enquanto nos arenitos eles apenas se deslocam, permanecendo inteiros. A fratura nos quartzitos é também mais áspera. Os quartzitos apresentam grande variedade de cores e aspectos, pois nem sempre a rocha original era um arenito puro.

MármoreSão rochas provenientes do metamorfismo de calcários e dolomitos e, por isso, assemelham-se bastante. Distinguem-se por uma cristalização às vezes mais grosseira, com os cristais justapostos bem visíveis, e também pela ocorrência de bandas micáceas ou de minerais tipicamente metamórficos como a serpentina, o talco etc. Reagem com o ácido clorídrico, a menos que a porcentagem de magnésio seja muito grande (Fig. 11.8)

(FIGURA)

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Rochas cataclásticasDurante o processo de metamorfismo a rocha fragmenta-se (catáclase) e se recristaliza, constituindo corpos complexos com matriz de proporções variáveis denominados milonitos.

A Importância das Rochas e MineraisEm princípio podemos agrupar os recursos materiais extraídos da crosta e de largo emprego na sociedade sob três formas de ocorrência:(1) Massas contínuas de rochas, tais como corpos de intrusão como batólitos, diques, derrames de lavas, corpos metamórficos etc., de onde provêm os granitos, diabásios, gnaisses e outras rochas sedimentares.(2) Filões e veios que cortam rochas ígneas e metamórficas, notadamente de quartzo e quartzito, de onde se extraem inúmeros minerais, inclusive metálicos associados.(3) Rochas sedimentares e metassedimentares que fornecem principalmente materiais destinados à construção civil, tais como arenitos, siltitos, ardósias, filitos, calcários etc. Juntamente com essas rochas encontram-se associados diversos bens minerais, tais como carvão, petróleo, urânio, fosfatos, recursos hídricos, entre outros.Os empreendimentos em mineração que envolvem a prospecção e a explotação de um bem mineral levam em consideração a qualidade do material, os teores, por exemplo, do minério a ser explorado, a quantidade disponível e a localização da jazida, tendo em vista o custo do transporte, o meio ambiente e os custos de mercado.As rochas e minerais, muitas de uso industrial, constituem bases substanciais indispensáveis à civilização. Atendem a um universo extenso e diversificado, incluindo a construção civil, a agropecuária, a indústria de plásticos, papel, tintas, borracha, vidros, cimento, fundição, refratários, siderurgia, entre outras (Fig. 11.10).

(FIGURA)

Os materiais de construção a serem utilizados dependem da natureza geológica dos terrenos da região ou do país. O grupo dos granitos e mármores é bastante abundante na crosta terrestre, e eles sempre foram utilizados pelos povos desde a antiguidade (Figs. 11.11 e 11.12).

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(FIGURA) / (FIGURA)

Hoje seu valor e sua utilização dependem de inúmeros ensaios visando suas propriedades, tais como resistência à flexão, à corrosão, porosidade, absorção e petrografia, o que resulta na valorização da beleza e da coloração. Os micaxistos e calcários também são amplamente utilizados, e este último é queimado para produzir a cal e o cimento. Todos esses materiais são utilizados em edificações, revestimentos, pisos, fachadas etc.Entre as rochas sedimentares destaca-se o grupo dos arenitos, siltitos e argilitos. Os arenitos, quando silicificados, são utilizados como revestimento e pisos (Fig. 11.9).

(FIGURA)

As areias inconsolidadas, principalmente de origem fluvial, são a base do cimento, misturado à cal, constituindo a argamassa. As areias quartzosas são utilizadas na fabricação de vidro, abrasivos e moldes de fundição (Fig. 11.13).

(FIGURA)

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A ardósia utilizada como pisos em casas e edifícios é, na maioria das vezes, um ritmito com intercalações de siltito e argilito (Fig. 11.6).

(FIGURA)

A argila é constituída essencialmente por argilominerais, podendo conter outros minerais, matéria orgânica e outras impurezas. Assim os argilitos, filitos, folhelhos e xistos argilosos são considerados materiais argilosos. As argilas industriais são utilizadas principalmente pelas indústrias cerâmicas, de porcelanas e de cimento.A indústria de cerâmica vermelha (tijolos e telhas) utiliza os materiais provenientes das várzeas de rios e alterações de rochas graníticas e magmáticas, entre outras, próprias para formar uma massa cerâmica plástica que, em seguida, é moldada e disposta para secagem. As argilas cauliníticas, que podem ter origem residual de rochas vulcânicas, são próprias para materiais refratários, beneficiamento de papel etc. (Fig. 11.14).

(FIGURA)

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As argilas têm utilização ampla nas cerâmicas especiais com aplicação tecnológica, na indústria eletrônica, engenharia, aeronáutica, construção civil etc.As rochas que contêm acima de 50% de carbonato de cálcio em sua constituição são denominadas calcárias. Essas rochas são conhecidas e utilizadas desde a antiguidade na construção, no revestimento, em monumentos, esculturas etc.Os minerais metálicos, notadamente o ferro, cobre, estanho e chumbo, foram os primeiros a serem utilizados pelo homem, como atestam diversos objetos e moedas antigas. A geologia econômica e a mineração são um campo da geologia que se ocupa especificamente da pesquisa e da exploração de recursos minerais. Os habitantes de Conimbriga, que viveram entre 27 a.C. e 193 d.C. na região próxima da atual Coimbra, Portugal, na época sob domínio parcial de Roma, já extraíam do subsolo barro (argila) para olarias, exploravam pedreiras de calcários, cunhavam moedas de prata e bronze e produziam jóias com ouro e pedras preciosas (Fig. 11.15).

(FIGURA)

Entretanto, os romanos cunharam suas primeiras moedas cerca de 269 a.C. Ainda na época romana, antes de Cristo fabricava-se vidro utilizando areia silicosa e soda ou potássio fundidos a temperaturas altas e, com auxílio de um cadinho de areia refratária, se obtinha uma pasta de vidro que era soprada. A cor se obtinha dos óxidos metálicos que fazem parte da soda e do potássio como impurezas, ou ainda eram misturados materiais mais preciosos, como âmbar, esmeralda, ágata, ônix ou azeviche (Fig. 11.16).

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5 – PROSPECÇÕES / SONDAGEM5 – PROSPECÇÕES / SONDAGEM

5.1 Introdução

Pertencem ao âmbito da mineração os trabalhos mineiros visando a descoberta, a avaliação e a extração de substâncias minerais úteis, existentes na superfície ou no interior da terra.Legalmente, a mineração consta de duas fases: pesquisa e lavra. Tecnicamente, estas duas fases poderão ser desdobradas da seguinte maneira:

PESQUISA = PROSPECÇÃO E EXPLORAÇÃOLAVRA = DESENVOLVIMENTO E LAVRA

5.2 ProspecçãoSão trabalhos mineiros com o objetivo de encontrar a substância mineral útil. Esta procura pode ser por métodos diretos ou indiretos. Os métodos diretos são aleatórios e árduos, principalmente quando realizados ao acaso. Os processos indiretos são apoiados em conhecimentos tais como: geoquímica, geofísica, topografia, arqueologia, etc., e com aparelhos como: contador Geiger, radar e outros.

5.3 ExploraçãoEsta fase segue a prospecção, compreendendo o estudo da substância mineral encontrada, sob todos os aspectos, tais como: características físicas, quantidade, avaliação, etc., enfim, tudo que for necessário para se concluir que o corpo mineral é, ou não, aproveitável. Se for, trata-se de uma jazida; caso contrário, teremos, simplesmente, uma ocorrência ou prospecto. Daí a importância de uma pesquisa bem feita, uma vez que ela decidirá, ou não, pela lavra do corpo mineral pesquisado. De um modo geral, não se faz uma exploração completa de uma ocorrência, porque esta é uma fase onerosa e aventureira da mineração e, mesmo porque isto é, em geral, impossível. A exploração deve ser levada a um ponto tal que possa concluir pela lavra ou pelo abandono da ocorrência. É obvio que, sob condições particulares, um prospecto deve ser lavrado, ainda que seja antieconômico. O avanço da tecnologia, a demanda do mercado, a evolução dos equipamentos e outros fatores, podem tornar jazidas o que outrora era uma simples ocorrência.

5.4 DesenvolvimentoÉ a fase que antecede a lavra propriamente dita. Nesta fase, são realizados trabalhos de desmatamento, decapeamento, abertura de vias de acesso de superfície ou subterrâneas, drenagem, etc. Enfim, todo e qualquer trabalho que vise facilitar uma operação envolvida na lavra e que complete a pesquisa. Uma jazida, integralmente desenvolvida para dar início à lavra, é um procedimento raro, porque é demorado e antieconômico. O normal é que o desenvolvimento esteja convenientemente defasado da lavra, para que os serviços não se interfiram, prejudicando a produção.

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5.5 LavraÉ o conjunto de operações necessárias à extração industrial de substâncias minerais das jazidas. Atinge os trabalhos do desmonte do material, bem como as operações necessárias à segurança do serviço. O sinônimo explotação também é usual. Na lavra de material rochoso, três operações fundamentais ocorrem, invariavelmente: desmonte, carregamento e transporte. Estes trabalhos oneram a lavra e, por isso, o seu modo de execução deverá ser cuidadosamente planejado, para que sejam realizados de um modo eficiente, barato e seguro. A opção por um determinado método de desmonte é função de diversas variáveis, tais como: volume a ser desmontado, disponibilidade de recursos, trabalho a céu aberto, trabalho subterrâneo, mão de obra, características físicas do material a desmontar, finalidade do material, etc. Com atenção ao que foi dito, o desmonte poderá ser efetuado por quatro modos principais: desmonte manual, hidráulico, com explosivos e desmonte com máquinas.

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6 – JAZIDA E MINA6 – JAZIDA E MINA

6.1 DesenvolvimentoO desenvolvimento é propriamente preparação para a lavra é realizado em um corpo já provado economicamente. Tecnicamente, o desenvolvimento não se confunde nem com lavra, nem com pesquisa (prospecção e exploração). O desenvolvimento envolve todos os serviços necessários para a eficiência e segurança, tais como: vias de acesso, de transporte, de ventilação, de drenagem, de decapeamento, desmatamento, construção de rede elétrica, etc. Raramente, se verifica o desenvolvimento acentuado na lavra. O que se observa é uma certa defasagem entre o desenvolvimento e a lavra, uma vez que é antieconômico tal procedimento.Modernamente tem-se procurado estudá-lo em função de uma pesquisa operacional, com o uso de computadores, que permitem cálculos rápidos e precisos.O desenvolvimento é de extrema importância técnica e econômica, não apenas pelas despesas que envolvem, como também pela influência dos custos de produção, na produtividade, segurança e na higiene da lavra. Portanto, o desenvolvimento não deve ser planejado independente da lavra. Das muitas alternativas, deve-se preferir a que se afigura a mais indicável, não apenas imediatamente, mas na prevista evolução dos serviços de mineração.

6.2 Vias de acessoAs vias de acesso são desenvolvimentos básicos que permitem atingir a jazida em um ou vários horizontes, e o escoamento das substâncias úteis desmontadas.Normalmente elas requerem complementação, por desenvolvimentos subsidiários. A execução de um túnel, no caso de lavra subterrânea, fornece acesso direto a um único horizonte. Mas, poços permitem acesso direto a vários horizontes. Em qualquer desses casos, o desenvolvimento subsidiário - por subidas, descidas e travessas - permite atingir a finalidade principal dessas vias de acesso. Em alguns casos, a finalidade de uma “via de acesso” é apenas de ventilação, ou de esgotamento. As ligações secundárias, de um banco a outro banco, são designadas por rampas.Quando da seleção do acesso e vias principais de escoamento da produção, deverão ser considerados:· Topografia local· Tamanho da jazida· Condições do capeamento· Escala de produção· Valor do material lavrado· Necessidade de ventilaçãoOs diferentes tipos de acesso podem ser agrupados em:

6.3 Lavra a céu aberto

Sistema de zigue-zague ou serpentina

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A estrada de acesso se desenvolve por vários lances, com declividade compatível com o tipo de transporte e com largura que permita, pelo menos, duas pistas de rolamento, em geral de 8 a 10 metros.Os diversos lances são concordados por curvas de grande ou pequeno raio, praças ou plataformas horizontais (facilitando manobras de veículos). A largura, os greides e os raios de curvatura dependem basicamente, do tipo de veículo empregado. As curvas de grandes raios e o traçado de acesso são, praticamente, de uma estrada comum, com condições técnicas necessárias ao transporte desejado.

Sistema de via helicoidal contínua

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Em cavas profundas e de grande área horizontal, é por vezes empregado acesso por via contínua, em hélice (sistema helicoidal).O acesso é executado à medida que vão sendo extraídas as fatias horizontais, compreendidas no núcleo da hélice.

Sistema de planos inclinados a céu aberto

Este sistema é encontrado em jazidas de pequena área horizontal e em cava profunda. Esta possui forte declividade, em torno de 70º a 80º. O minério dos bancos é despejado, por caminhões, nos chutes, que depois são conduzidos para fora da cava por meio de caçambas, que trafegam sobre trilhos, ou por correias transportadoras.

Sistema de suspensão por cabos aéreosÉ um sistema de suspensão do minério por cabos aéreos, usado nas minas de diamante (Kimberlito). É limitada a cavas profundas e de pequena área horizontal, com produção pequena. O acesso do pessoal é feito por rampas fortes, ligando os diversos bancos, ou desenvolvidos lateralmente, nas paredes contínuas. O minério é carregado em caçambas içáveis e trazidos à superfície. Os cabos de suspensão se estendem sobre a cava, suspensos por uma a três torres especiais.

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Os demais sistemas de acesso, descritos abaixo, envolvem combinação da lavra a céu aberto e subterrânea, são estes:

Sistema de poço vertical

Este possui um ou mais poços verticais, próximos da cava. Os bancos ligam-se ao poço por travessas, com chutes para carregamento de caçambas que circulam no poço, descarregando em silos na superfície. O sistema tem produção diária limitada, o transporte horizontal, até aos chutes do poço, se faz por pás carregadeiras.

Sistema de ádito inferiorUm ádito (termo empregado em lavra subterrânea, representando uma galeria sensivelmente horizontal, que apresenta uma extremidade na superfície destinada exclusivamente à ventilação ou drenagem, ou servindo a uma função secundária no tocante ao transporte e acesso) é feito no fundo da cava, se a topografia permitir. O minério é transportado, dos vários bancos, por veículos compatíveis com as dimensões da seção e transferido para chutes

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do ádito, através de caídas de minério subterrâneas e de travessas, nos níveis de cada banco, para o meio externo.

Sistema de funilA lavra se procede por sucessivos níveis na cava, sem bancos; o minério desmontado é escoado por aberturas afuniladas no fundo, atingindo chutes na base dessas aberturas subterrâneas; segue por travessas subterrâneas e é guiado por caçambas, através do plano inclinado, ou poço vertical, descarregando em novos chutes.

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6.4 Lavra subterrâneaSão os mesmos sistemas vistos na exploração subterrânea (poços verticais ou inclinados e túneis), distinguindo-se daqueles mais pela finalidade do que pela natureza, embora sejam, normalmente, de maiores seções, maior regularidade de traçado e locação diversa dos de pesquisa. A opção por este, ou por aquele tipo de acesso, de um modo geral, pode ser assim resolvida:Em terrenos planos ou pouco acidentados:

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6.5 Divisão da jazidaA lavra de uma jazida de razoável potência, extensão e extensão em profundidade requer que se tomem unidades menores para desmonte e manuseio do material desmontado. Portanto, terminada a exploração, é necessário iniciar-se o desenvolvimento mais amplo e volumoso da jazida, tornando-a facilmente acessível, dividi-la em setores apropriados à lavra, os quais podem então arrancar progressiva e sistematicamente, racionalizando, assim, as operações de extração.Assim, a divisão de uma jazida, formará uma unidade própria que deverá obedecer aos seguintes requisitos:· Acesso fácil;· Transporte fácil (ferramentas, máquinas, escoamentos, pessoal, etc);· Arranque independente, a ser executado por determinado número de mineiros;· Fácil extração dos minérios;· Ventilação independente (para minas subterrâneas), etc.Os trabalhos, nas diferentes unidades de lavra, não se devem perturbar reciprocamente.

Divisão vertical da jazida

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A divisão vertical é obtida mediante planos horizontais, abstratos, denominados níveis. Poucas são as jazidas que podem ser lavradas sem antes dividi-las em pisos ou níveis. Apenas as horizontais, ou as de pouca potência e mergulho, fogem a esta regra.Numa lavra a céu aberto estes níveis correspondem aos bancos de lavra e seu distanciamento é a própria altura dos bancos.Numa mina subterrânea, os níveis são materializados por cabeceiras e travessas, ligando a via principal de acesso ao corpo, ou dentro do corpo.O espaço compreendido entre dois níveis consecutivos é denominado internível. É claro, portanto, que a designação mineira de nível corresponde aos serviços executados a partir do horizonte de referência, no internível adjacente. A separação entre níveis varia de uns poucos metros até cerca de 30 metros, ou mais, em lavra a céu aberto e entre 15 metros e 150 metros, em lavra subterrânea.

Nas minas subterrâneas é comum haver nova subdivisão dos níveis, por outros planos horizontais, resultando os subníveis. Por sua vez, cada subnível, ou um nível não subdividido, pode sofrer novas divisões verticais, com alturas menores, correspondentes às atingíveis no desmonte de cada lance, denominadas tiras ou retas.

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Divisão horizontal da jazidaOs bancos, em lavra a céu aberto, e as próprias tiras, em lavra subterrânea, constituiriam ainda unidades muito volumosas para desmonte simultâneo, pois embora limitada, a seção horizontal se estenderia por toda a largura e pela extensão do corpo, no horizonte considerado. E não só haveria muita dependência dos trabalhos de lavra numa frente única, como a necessidade normal de blindagem dos produtos não se tornaria possível.No caso de lavra por bancos, a céu aberto, os blocos ou setores de lavra costumam serem marcados à tinta na face do próprio banco, estabelecendo-se os limites dos diversos blocos. Na lavra subterrânea a divisão é obtida por planos verticais, abstratos, ou materializados nos seus traços nos planos horizontais por galerias. Em casos mais raros, esses planos podem ser inclinados, em vez de verticais.As massas de mineral delimitadas por esses planos verticais e por dois níveis sucessivos são denominadas blocos, quarteirões ou setores de lavra.Excepcionalmente, esses blocos podem ser delimitados por dois subníveis sucessivos, ou mesmo, por duas tiras sucessivas. Por sua vez, os blocos são, verticalmente, subdivididos em massas menores, constituindo os painéis.No caso das minas subterrâneas, cada setor de lavra constitui uma unidade independente, com seu pessoal próprio. Além disso, os diferentes setores de lavra devem estar de tal forma dispostos, que o trabalho de um deles não vá influir nos outros. Um setor de lavra deve ser suficientemente grande para que o arranque do mineral útil aí contido reembolse todos os investimentos nele efetuados, incluindo os trabalhos de desenvolvimento. Por outro lado, não deverá ser maior que o necessário, para que o transporte não resulte demasiadamente difícil e o acesso do pessoal às frentes não seja excessivamente fatigante, nem requeira demasiado tempo.

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7 – INFRAESTRUTURAS DE APOIO PARA 7 – INFRAESTRUTURAS DE APOIO PARA

INSTALAÇÃO DE MINA INSTALAÇÃO DE MINA

7.1 Mineração a céu abertoAs normas de segurança são criadas com o intuito de preservar a integridade física dos empregados, estabelecendo-se procedimentos padrões. Estes devem ser respeitados e seguidos por todos os membros da empresa.

Procedimentos padrões de segurança devem ser desenvolvidos para cada unidade operacional de uma empresa, ou seja, procedimentos específicos que incorporem todos os requisitos e exigências de segurança para equipamentos móveis, manutenção, trabalhos com eletricidade, etc., observando sempre as recomendações dos fabricantes e requisitos locais próprios, o que minimizará mais ainda os riscos de acidentes com empregados, danos em equipamentos e patrimônios da empresa.

A maioria das grandes empresas de mineração está implantando novas ferramentas de controle dos riscos, ou seja, adotando um sistema de auditorias internas de segurança que têm como intuito identificar problemas e riscos, propiciar soluções e demonstrar reconhecimento para as melhorias e progressos obtidos.

A seguir, são representados alguns procedimentos de segurança utilizados pelas empresas:

1. A operação do equipamento e a manutenção das máquinas deve ser feita por pessoal qualificado (pessoal que foi especialmente treinado e aprovado em teste, tendo recebido certificado para operar determinado equipamento);

2. A confiabilidade e a vida média dos equipamentos de mineração são pré-requisitos para a segurança. As máquinas e mecanismos devem ser fornecidos com dispositivos de segurança especiais, que freiam ou cortam a corrente, quando uma unidade está sendo sobrecarregada (protege a segurança dos empregados envolvidos no processo e evita o risco da máquina ser quebrada ou danificada);

3. Todas as máquinas devem ser equipadas com dispositivos de sinalização audível e visível (por exemplo, buzina);

4. Todas as máquinas devem possuir proteção das partes móveis ou rotativas. As plataformas de trabalho devem ser protegidas e devem possuir iluminação adequada e apresentar dispositivos contra incêndio;

5. As máquinas em manutenção e / ou lubrificação deverão ser paradas, calçadas e bloqueadas (energia nula), antes de se iniciarem os trabalhos;

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6. As escavadeiras, guindastes e máquinas similares devem possuir, necessariamente, dispositivos ou controles que agem automaticamente, para prevenir que o operador cometa um engano durante o desempenho de alguma operação. Exemplo: chaves limite, interruptores e reguladores de velocidade, interruptores de sobrecarga e sobrecorrente, que servem para proteger os motores elétricos de se esquentarem e sobrecarregarem mecanicamente.

Observação: É proibido neutralizar / retirar qualquer dispositivo de segurança / monitoramento dos equipamentos.

a) Transporte por caminhões

As curvas fortes e subidas íngremes limitam a visibilidade do motorista. Em velocidades elevadas, isto criará riscos de colisão. Portanto, é de fundamental importância, na fase do planejamento da mina, um projeto de vias de circulação interna (traçados das estradas, rampas, raios de curva, etc.). Em resumo, na fase do planejamento da mina, as premissas para uma operação segura deverão ser consideradas.

Para assegurar boas condições de operação no transporte das minas, é essencial observar os requisitos de segurança, com a manutenção das vias de acesso e manutenção dos veículos.

Abaixo estão relacionadas as principais causas de acidente com o emprego de fora-de-estrada:

Colisões entre caminhões, atropelamentos; Quedas de pessoas do caminhão; Posicionamento incorreto do caminhão para carga e descarga; Capotamento (alta velocidade); Deslizamento (alta velocidade); Queda de material das caçambas; Báscula alta.

Obs.: Os mais sérios danos ocorrem nos casos de: Colisão de caminhões entre si; Queda de caminhões no talude de pilha durante a deposição de estéril; Queda de bancada, por trafegar ao longo da parte externa da estrada.

Requisitos de segurança no tráfego em mina a céu aberto

a) Os limites externos das bancadas utilizadas como estradas devem estar permanentemente demarcados e sinalizados de forma visível durante o dia e à noite;

b) A largura mínima das vias de trânsito, em minas a céu aberto, deve ser duas vezes maior que a largura do maior veículo (no caso de pista simples) e três vezes maior (no caso de pistas duplas);

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c) Nas laterais das bancadas ou estradas, onde houver riscos de quedas de veículos, deverão ser construídos obstáculos (leiras) com altura mínima correspondente à metade do diâmetro do maior pneu de veículo que por elas trafegam;

d) Os veículos de pequeno porte que transitam em áreas de mineração a céu aberto devem possuir sinalização através de antenas telescópicas, bandeira de sinalização ou refletores giratórios, de forma a facilitar sua visualização pelos operadores de equipamento de grande porte;

e) As vias de circulação de veículos devem ser permanentemente umidificadas, de forma a impedir a geração de poeiras, e drenadas, quando necessário, por intermédio de canaletas de drenagem;

f) Sempre que houver via úmida para circulação de pessoal e transporte de material, ou trânsito de veículos, deve ser prevista uma distância de segurança suficiente para o pessoal, além do estabelecimento de regras de circulação;

g) O transporte de pessoal em minas a céu aberto só será permitido em veículos que possuam, no mínimo, assentos, teto e proteção lateral, conforme o CNT (Código Nacional de Trânsito).

Observações importantes para motoristas de fora-de-estrada

a) Todo motorista de caminhão, selecionado para trabalhar numa mina, apesar de ser motorista com experiência e ter Carteira de Habilitação categoria “D”, deve receber treinamento adequado aos métodos de trabalho seguro; bem como a prática de dirigir em rodovias da mina, sob a supervisão de instrutores competentes;

b) Todo motorista de caminhão deve obedecer aos regulamentos de trânsito gerais, às instruções e às regras locais de segurança. Deve possuir treinamento operacional e conhecimento quanto aos procedimentos locais de tráfego, carregamento, descarga, direção defensiva, etc.

Regras a serem adotadas

a) Todo caminhão vazio tem que dar preferência ao carregado;b) Todo caminhão vazio que retorna à frente da lavra para receber nova carga deverá

parar em um ponto fora da faixa de ação da lança da escavadeira elétrica, e somente deve se deslocar para a posição de carga, após receber permissão do operador da escavadeira;

c) Antes de receber a carga, o caminhão deve ser freado (freio de estacionamento);d) O caminhão pode ser carregado pelas laterais, ou pela traseira, e jamais a caçamba da

escavadeira, ou carregadeira, deve girar sobre a cabine do motorista do caminhão, para não haver impacto da caçamba com a cabine do comando;

e) O movimento de caminhões, dentre outros equipamentos e veículos, deve ser regulado por meio de normas e sinais padrões de trânsito usual;

f) O tráfego com inversão das mãos, somente deve ser usado em casos extraordinários (taludes muito íngremes);

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g) Não permitir a entrada de nenhum veículo não autorizado (sem permissão) na empresa; o motorista deverá ser acompanhado ou transportado por veículos da própria empresa (motorista treinado);

h) Direito preferencial: os equipamentos de mineração devem sempre ter preferência na passagem, nos cruzamentos (motivo: dificuldade de paradas emergenciais);

i) Direito de seguimento: sempre manter uma distância mínima definida em função do tamanho e visibilidade dos caminhões, ou de outros equipamentos de mineração (motivo: devido ao grande porte dos caminhões fora-de-estrada, o operador tem visão reduzida, ou seja, ponto cego);

j) Ultrapassagem: avaliar sempre a visibilidade e garantir que o operador do equipamento saiba que vai ser ultrapassado (buzine ou pisque os faróis) e não ultrapasse caminhões pipa quando os esguichos estiverem abertos;

k) Limite de velocidade: a velocidade máxima estabelecida pelas empresas de mineração é de, normalmente, 40 km / h. Observe sempre as placas de sinalização existentes.

b) Trator de esteira

São equipamentos utilizados para puxar ou empurrar cargas. O trator de esteira é o mais utilizado pelas empresas de mineração a céu aberto. Estes equipamentos são utilizados na construção de estradas (abertura de vias de acesso), abertura de frentes de lavra, cortes de taludes, acerto de taludes finais, no acerto de bancos, em pilhas de estéril, etc.

O principal risco é o tombamento e as medidas de controle devem ser a manutenção periódica e operador treinado.

c) Perfuratriz

São equipamentos utilizados na perfuração de rochas e podem ser movidos por motores diesel ou elétrico.

As perfuratrizes usadas na escavação de rochas classificam-se em: percursivas, rotativas e percursivas-rotativas.

Os principais riscos são:

a) quebra e acidente durante a perfuração (arriamento do talude);b) agarramento das partes móveis;c) elevação de poeiras minerais;d) vibração (considerando-se principalmente as perfuratrizes manuais);e) prensamento na troca de hastes;f) ultralançamento de fragmentos de rochas.

Medidas de controle:

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a) na troca de hastes, seguir sempre os procedimento de segurança;b) utilizar dispositivos coletores de poeira;c) cabine acústica hermeticamente fechada, ou uso de protetor auricular (tipo concha);d) proteção das partes móveis;e) piso nivelado.

d) Escavadeiras Elétricas

A escavadeira é um equipamento que trabalha parado. O deslocamento do equipamento é obtido através das esteiras, acionadas por um sistema de transmissão, ligado ao eixo motriz. Todavia, em razão do porte da máquina e de seu balanceamento deficiente, a velocidade de deslocamento é muito baixa, atingindo cerca de 1,5 km / h. Assim, o deslocamento das escavadeiras deve se efetuar somente em pequenas distâncias, dentro do local de trabalho. Quaisquer outros transportes, em distâncias maiores, serão feitos por carretas especiais e / ou por tratores de esteiras. As escavadeiras elétricas são alimentadas por voltagem em torno de 4000 Volts, sendo, portanto, necessário que o auxiliar utilize luvas isolantes (isolamento acima de 4000 Volts) para deslocar o seu cabo de alimentação.

Os principais riscos são:

a) choque elétrico;b) impacto da lança da caçamba e da traseira da escavadeira com algum obstáculo.

As medidas de controle durante a operação da escavadeira são:

a) operador qualificado;b) certificação de que a lança, a caçamba e a traseira do equipamento não irão se chocar

contra algum obstáculo;c) não movimentar a caçamba em posição que possa representar risco para alguém;d) durante a operação ou locomoção, nenhuma pessoa deverá ficar no teto ou passarela

da máquina;e) antes de dar ré, verificar se há alguém perto. Locomover a máquina com segurança,

observar os sinais do ajudante, que fica do lado de fora para sinalizar as manobras;f) não subir nem descer da escavadeira em movimento;g) inspecionar semanalmente os cabos;h) nunca guiar um cabo com a mão no tambor;i) se a máquina tocar em linha de alta tensão, permanecer na cabine até que a linha seja

desenergizada. Não deixar ninguém encostar na máquina;j) qualquer irregularidade no funcionamento da máquina deve ser comunicado ao

encarregado responsável;k) para locomoção do equipamento em declive deve-se utilizar equipamentos auxiliares,

como carregadeiras ou tratores de esteira;l) nunca passe a caçamba da máquina sobre pessoas ou outros equipamentos.

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Observação: Quando o operador abandonar o posto de trabalho, deverão ser adotadas as seguintes regras:

a) abaixar a caçamba até o chão;b) cortar o suprimento de energia;c) certificar-se de que a máquina esteja estacionada em lugar seguro.

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8 – APLICAÇÕES DE MINÉRIO DE FERRO NA 8 – APLICAÇÕES DE MINÉRIO DE FERRO NA

SIDERURGIASIDERURGIA

Siderurgia é o ramo da metalurgia que se dedica à fabricação e tratamento de aços e ferros fundidos. Antes de qualquer coisa, porém, é de suma importância definir o que é a metalurgia. A metalurgia é o conjunto de técnicas que o homem desenvolveu com o decorrer do tempo que lhe permitiu extrair e manipular metais e gerar ligas metálicas. Os primeiros metais a serem descobertos foram os metais nobres, que por não reagirem com outros elementos podiam ser encontrados na sua forma bruta na natureza. Esses metais passaram a ser trabalhados quando se descobriu que o calor poderia amolecê-los e trabalhá-los. Acredita-se que, por volta de 2500 a.C., surgiram as primeiras ligas metálicas, com a adição de estanho ao cobre, gerando o bronze - uma liga metálica que tinha propriedades superiores às do cobre. O ferro demorou um pouco mais para começar a ser trabalhado, pois não se acha ferro bruto na natureza. O aço é uma variante do ferro que tem em sua composição uma concentração levemente menor de carbono. A concentração de carbono gera uma liga de ferro com uma maleabilidade e dureza maiores do que o ferro puro. O ferro-gusa possui teores de carbono que variam entre 1,7% em peso a 6,67%. Abaixo de 1,7% de carbono, é conhecido como aço. O ferro é achado na natureza sob a forma de vários compostos, como a hematita (Fe2O3), magnetita (Fe3O4), limonita (FeO[OH]), siderita (FeCO3), pirita (FeS2) e ilmenita (FeTiO3). Dentre todos esses compostos, a CSN (Companhia Siderúrgica Nacional) utiliza principalmente a hematita, por ser o mais abundante na natureza. O processo de produção do aço envolve outro composto chamado coque. O coque é um combustível com altos teores de carbono. Ele chega à usina siderúrgica ainda com algumas impurezas e com uma concentração de carbono inferior à desejada. Portanto, faz-se na CSN uma purificação do coque para aumentar a concentração de carbono. Essa purificação é como destilar as impurezas do coque: ele é aquecido a 1300°C por 16 horas, removendo assim as impurezas, como alcatrão e outros, por volatilização e vaporização O coque é usado como combustível e agente redutor nos altos-fornos e é dele que provém o carbono adicionado ao ferro, gerando o aço.

http://pt.wikipedia.org/wiki/%C2%B0C

http://pt.wikipedia.org/wiki/Combust%C3%ADvel

http://pt.wikipedia.org/wiki/Coque

http://pt.wikipedia.org/wiki/A%C3%A7o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Hematita

http://pt.wikipedia.org/wiki/Companhia_Sider%C3%BArgica_Nacional

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ilmenita

http://pt.wikipedia.org/wiki/Pirita

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http://pt.wikipedia.org/wiki/Magnetita

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http://pt.wikipedia.org/wiki/Metalurgia

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Stahlwerk_Differdingen.jpg

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O aço é produzido, a partir da "purificação" do ferro gusa, sendo que este ferro gura é constituído de minério de ferro, coque e cal. A fabricação do aço pode ser dividida em quatro etapas: preparação da carga, redução, refino e laminação.

1. Preparação da carga ou sinterização: grande parte do minério de ferro (finos) é aglomerada utilizando-se cal e finos de coque. O produto resultante é chamado de sinter.

2. Redução: essas matérias-primas, agora preparadas, são carregadas no alto forno. O ar pré-aquecido a uma temperatura de 1000°C é soprado pela parte de baixo do alto forno. O coque, em contato com o oxigênio, produz calor que funde a carga metálica e dá início ao processo de redução do minério de ferro, transformando-o em um metal líquido: o ferro-gusa. O gusa é uma liga de ferro e carbono com um teor de carbono elevado.

Caldeira com aço derretido

3. Refino: aciarias a oxigênio ou elétricas são utilizadas para transformar o gusa líquido ou sólido e sucata de ferro e aço em aço líquido. Nesta etapa, parte do carbono contido no gusa é removida juntamente com impurezas. A maior parte do aço líquido é solidificada em equipamentos de lingotamento contínuo ou convencional (em desuso) para produzir semi-acabados, lingotes e blocos.

4. Laminação: os semi-acabados, lingotes e blocos são processados por equipamentos chamados laminadores e transformados em uma grande variedade de produtos siderúrgicos cuja nomenclatura depende de sua forma e/ou composição química.

8.1 Introdução aos mineraisA maior parte do minério é constituída pela substancia mineral (ou corpo mineralizado), rodeada e misturada de ganga (substancia estéril) eliminada por via química ou via física. Usualmente, o corpo mineralizado não contém o metal no estado puro; este é combinado quimicamente com outros elementos O, C, S, P, e contem ainda água de hidratação.Neste caso, a água de hidratação é eliminada em alta temperatura, o minério poroso assim obtido sento fracionado por via física ou dissociado por via química ou em metal puro ou metalóide.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Aciaria

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http://pt.wikipedia.org/wiki/Refinaria

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http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Fotothek_df_n-08_0000320.jpg

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8.2 ALTO FORNO8.2.1 Principio da siderurgia Para obter metal do minério a tratar contendo oxido de ferro (ferro + oxido) e ganga é necessário:1º Liberar o ferro fazendo agir um corpo suscetível de se combinar com oxigênio do oxido,Tal corpo chama-se redutor. Praticamente é carbono que é usado.Para que esta redução seja possível, é necessário desenvolve calor. Faz-se portanto queimar um excesso de carbono.2° Separar ferro da massa pela fusão do metal que se acumula na parte inferior do forno. O calor necessário a esta mudança é fornecido pela combustão do carbono.3° Eliminar a Ganga. Junta-se para isso um fundente (pedra de cal ou de magnésio) que dá com a ganga um vidro de qualidade inferior: a escória, mais fusível e mais leve que o ferro, esta escoria se acumula sobre o metal líquido. Pode assim ser retirada para o exterior do forno por decantação.A escoria é utilizado para diversos fins, em particular: Tijolos de escoria para diques Lastro de vias férreas Tijolos Lã mineral empregada como isolante acústico e térmico

Legenda das figuras 1-21. O minério2. O minério aglomerado3. O fudente 4. O coque 5. Caçamba de carregamento6. Auto-forno7. Camera da boca içavel e abaxavel hidraulicamente, com divisor rotativo8. “Receptor de poeiras” para a separação primaria das poeiras contidas no gás da boca, e que são retiradas pela parte inferior.9. Depurador úmido no qual se opera a depuração dos gases da boca, e que são retirados pela parte inferior.10. Aparelho Cowper em aquecimento pela combustão dos gases da boca.11. Aparelho Cowper “insuflante” para aquecimento do ar circulante enviado para o auto-forno12. Insufladores 13. Ar frio 14. Escoria 15. Gusa 16. Tubagem circular de ar quente seguida de bocais permitindo insuflar ar quente no alto-forno17. Poeira recuperada para serem aglomeradas com o coque, o minério e o fudente.

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(FIGURAS)

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(FIGURAS)

8.2.2 CaracterísticasOs altos-fornos modernos são aparelhos com trinta metros de altura, constituídos principalmente por dói cones truncados unidos pela base: 1º O tronco inferior ou “étalages” prolonga-se por uma parte cilíndrica de 8m, ou mais de diâmetro chamado “cadinho” no qual se acumulam os produtos obtidos: A gusa e a escoria. Pelos “alcaraviz”, tubos cônicos colocados no alto do “cadinho”, insuflam-se um enorme volume de ar quente (800 a 1200 C) destinados a provocar a combustão do coque.2º O tronco superior ou “cuba” termina num orifício chamado de “guela”.É pela guela, orifício de fechamento duplo, que são introduzidas em camadas alternadas as matérias-primas, as cargas, que são transportadas em caçambas por um monta cargas vertical ou uma espécie de funicular, a caçamba de carregamento. A utilização de correias transportadoras é cada vez mais frequente.

8.2.3 FuncionamentoSão aparelhos que funcionam continuamente, no quais ocorrem movimento duplo:Marcha ascendente dos gases, por oposição à marcha descendente dos sólidos1º O movimento de descida dos sólidos é constituído pelas cargas introduzidas pela boca. As cargas são constituídas por:a) Minério em estado de oxido, britado e aglomerado.b) Coque metalúrgico que deve ter uma boa resistência ao recalque e uma excelente porosidade para deixar passar correntes gasosas.c) Fundente que é um aditivo permitindo a separação do metal da ganga, a temperatura relativamente baixa.A natureza do fundente depende assim da natureza da ganga.20 O movimento de subida dos gases dos alcavariz à boca.Estes dois movimentos formam as zonas seguintes: A dessecação, entre 300 a 750 C. Período durante a qual o vapor de água contido nos elementos das cargas se evapora. É uma desidratação. A redução entre 350 750 C do minério de (oxido de ferro) é obtida não pelo carvão, mas sim pelo oxido de carbono.Com o contato do minério com o carvão obter-se-ia um rendimento muito inferior; o contato do minério com um gás é bem melhor.O oxido de ferro perde o oxigênio.

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A carburação, entre 750 a 1150 C. se a temperatura no interior do alto forno for elevada o ferro combinar-se-á principalmente com o carbono, é por isso que não se obtém ferro puro, mas gusa, produto contendo 2,5 a 5 % de carbono e outros elementos de pequena quantidade (manganês, fósforo, silício). A fusão, entre 1150 a 1800 C.Passagem pelo ferro carburado (gusa) do estado sólido ao estado líquido. A liquefação. A temperatura é de 1600 C. O metal líquido (gusa) funde no fundo do Candinho; sobre o metal flutua a escoria, fazendo-se a separação por diferença de densidade.A escória constitui uma tela de proteção ao ar dos bocais, impedindo a gusa de se oxidar.

8.2.4 Produtos

8.2.4.1 A gusaLogo que o cadinho enche e as escorias são retiradas, procede-se ao vazamento de gusa: abre-se o orifício de corrida.Como o alto forno funciona de maneira continua, procede-se a vários escoamentos por dia.Pode-se obter assim mais de 2000 toneladas de gusa em 24 horas destinadas à:

Fundição dos lingotes destinados a serem utilizados na aciarias de segunda fusão (fig 1-3)

(FIGURA)

Execução de grandes peças por vazamento direto nos moldes.

Fabricação de aço. A gusa é então vazada para grandes recipientes chamados misturadores. Estes aparelhos, que comportam um dispositivo de aquecimento a gás, visam três objetivos:1° Permitir uma regularização qualidade da gusa, visto que recebem vários vazamentos sucessivos.2° Desempenhar a função de reguladores de produção.3° Enfim, por sua estocagem durante varias horas, permitir que a gusa assim estocada, sofra uma verdadeira refinação que melhore sua qualidade.

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9 – PRODUTOS DE MINÉRIO DE FERRO9 – PRODUTOS DE MINÉRIO DE FERRO

Os minérios de ferro são rochas a partir das quais pode ser obtido ferro metálico de maneira economicamente viável. O ferro encontra-se geralmente sob a forma de óxidos, como a magnetite e a hematite ou ainda como um carbonato, a siderite.

Os minérios de ferro têm um teor de ferro variável consoante o mineral ferrífero:

Mineral Fórmula químicaConteúdo teórico

em ferro

Conteúdo teóricoem ferro

após calcinação

hematite Fe2O3 69,96 69,96

magnetite Fe3O4 72,4 72,4

magnesioferrite MgO·Fe2O3 56-65 56-65

goethite Fe2O3·H2O 62,9 70

hidrogoethite 3Fe2O3·4H2O 60,9 70

limonite 2Fe2O3·3H2O 60 70

siderite FeCO3 48,3 70

pirite FeS2 46,6 70

pirrotite Fe1-xS 61,5 70

ilmenite FeTiO3 36,8 36,8

Conceitos gerais A natureza não nos fornece ferro em estado puro (salvo pequenas quantidades de ferro meteórico), mas sob as formas de combinações químicas de metais contidos na rochas. As combinações químicas contendo ferro ocorrem misturadas com as “gangas”, compostas de silício, alumínio, cal e magnésio.O conjunto tem nome de minério.O valor comercial do minério depende do teor de ferro contido no minério designado em porcentagem (no mínimo 28%) e da compisição química do minério: a) Com oxigênio para formar óxidos:1° A magnetita Fe3O4. Minério muito rico, 60 a 65% de ferro.2° A hematita vermelha, Fe2O3.Cor viva, é o mais puro e o mais procurado de todos o minério de ferro.Uma boa Hematita contém 60 a 68% de ferro sendo o restante oxigênio e muito poucas impurezas.Existe na França, Algeria, Inglaterra, Alemanha e Estados Unidos.Na Suíça, a jazida de Gorzen, perto de Sargans, contém aproximadamente um milhão de toneladas de hematita vermelha com 50% de ferro (fechada em 1966).3° O ferro oolíticoExistem na Lorena muitas jazidas onde esta variedade é chamada “minette”, este minério apresenta o inconveniente de ser muito rico em fósforo, mas a descoberta do processo

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ilmenite

http://pt.wikipedia.org/wiki/Pirrotite

http://pt.wikipedia.org/wiki/Pirite

http://pt.wikipedia.org/wiki/Siderite

http://pt.wikipedia.org/wiki/Limonite

http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Hidrogoethite&action=edit&redlink=1

http://pt.wikipedia.org/wiki/Goethite

http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Magnesioferrite&action=edit&redlink=1

http://pt.wikipedia.org/wiki/Magnetite

http://pt.wikipedia.org/wiki/Hematite

http://pt.wikipedia.org/wiki/Siderite

http://pt.wikipedia.org/wiki/Hematite

http://pt.wikipedia.org/wiki/Magnetite

http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido

http://pt.wikipedia.org/wiki/Metal

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ferro

http://pt.wikipedia.org/wiki/Rocha

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Thomas e Gilchirst, para a desfosforização dos aços permitiu à bacia do Lorena conhecer um grande desenvolvimento.b) Com o acido carbônico para formar carbonetos.1° A siderita ou ferro espático FeCO3.É a redução fácil depois de ter sofrido uma calcinação. Pobre em fósforo é muito procurado pelo seu teor em Manganês.c) Com enxofre para formar sulfetos.1° a pirita de ferro, FeS2 .Pouco utilizada por causa da dificuldade de eliminar completamente o enxofre, por grelhagem.

O COQUEO coque desempenha uma dupla função na elaboração da gusa: a de combustível e a de redutor. Um redutor é o corpo que pode absorver o oxigênio combinado com outros elementos.O coque provém da destilação, em recipiente fechado, do carvão tendo características particulares.Os carvões devem ter poucas impurezas porque estas, formadas na maior parte de enxofre e fósforo, passariam intactas para a gusa.

CARBONOSímbolo C, Massa atômica 12É um metalóide solido muito resistente ao calor, e que não é atacado nem por gases, nem por sólidos.Volatiliza-se perto de 35000C.O carbono é insolúvel nos líquidos, com exceção de alguns metais em fusão, o ferro em particular. Os átomos de carbono têm a propriedade notável de poderem ligar-se uns aos outros ate formar corretes muito longa.O carbono existe na natureza em estado puro sob duas formas diferentes:a) O diamante é formado de cristais, por vezes transparentes, ocorrendo no sistema cúbico.

Extrai-se das minas da África do Sul, do Brasil, da Austrália e da Índia.

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É o mais duro de todos os corpos conhecidos.Dureza Mohs......................................................10Densidade...........................................................3 a 3,5 Kg-dm3Isolante elétrico excelente.As aplicações industriais e comerciais dos diamantes são: Fabricação de sondas destinadas a perfurar as rochas muito dura para a pesquisa de petróleo, diamantes de vidreiros, e varias ferramentas especiais.A Grafita. _ É um corpo negro, brando, untuoso ao tato, formado de cristais hexagonais. Encontra-se em Madagáscar, Canadá e Boêmia.Densidade: 2,2 Kg/Dm3.Muito bom Condutor da corrente elétrica.As aplicações comerciais e industriais da grafita são: fabricação de elétrodos, revestimento interno de certos fornos, fabricação de “minas” para lapiseiras e grafite para lápis.As combinações dos carbonos são extremamente numerosas: Carboneto de hidrogênio, álcool, açúcar, graxa, Albumina, celulose.Estas substâncias constituem uma parte importante dos organismos animais e vegetais (homes 17%)b) Os carvões. _ Possuem uma quantidade mais ou menos abundante de carbono associado as impurezas diversas, e provêm da decomposição da matéria vegetal soterrada durante períodos geológicos antigos.Extrai-se principalmenteA antracita (90 a 95% de C)A hulha (70 a 90% de C)A linhita (50 a 70% de C)A turfa (20 a 40% de C)

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10 – PLANEJAMENTOS DE LAVRA10 – PLANEJAMENTOS DE LAVRA

10.1 Planejamento de lavra

Planejamento de longo prazo - envolvendo a vida útil da jazida, com o melhor aproveitamento das reservas conhecidas;

Planejamento de curto / médio prazo - com o estudo detalhado de custos operacionais, despesas e planos de produtividade e melhoria de processo.

10.2 Projeto e dimensionamento de UBM

Todo empreendimento minerário depende de diversos fatores para seu sucesso: cenário econômico, reservas minerais, distância do mercado consumidor, entre outros.

Muitas vezes, porém, o correto dimensionamento dos equipamentos e operações de beneficiamento pode determinar o sucesso de uma mineração. Uma usina de beneficiamento eficiente pode significar uma considerável redução dos custos relacionados à geração de rejeito e disposição destes materiais, melhoria da qualidade e consequentemente aumento do valor do produto final, culminando num aumento da competitividade e lucratividade da empresa.

10.3 Prospecção e pesquisa mineral

Prospecção e pesquisa mineral são atividades fundamentais para a implantação de qualquer empreendimento minerário. Juntamente com o planejamento de lavra, representam um investimento relativamente pequeno se comparado ao custo total do negócio. Ao mesmo tempo em que possibilitam o aproveitamento racional da jazida, permitem o gerenciamento das operações com resultados mais lucrativos e competitivos no setor, fatores essenciais para a permanência de qualquer empresa no mercado.

Devido a pouca importância dada à prospecção e pesquisa geológica, frequentemente encontram-se empreendimentos minerários instalados e abandonados em locais que, caso tivessem sido alvos de estudos geológicos criteriosos, seriam considerados impróprios à implantação.

É de suma importância seguir todas as fases da pesquisa mineral, que costuma se dividir em três etapas distintas. A primeira etapa, cujo objetivo é selecionar as regiões de maior interesse para detalhamento posterior, engloba atividades como avaliação preliminar do potencial de áreas, interpretação de fotografias aéreas e sensoriamento remoto, geoprocessamento e mapeamento geológico. As áreas pré-selecionadas como as de maior interesse são alvo de detalhamento na segunda etapa, na qual são executadas atividades como planejamento e execução de sondagens e caracterização tecnológica de minérios, entre outros. A última etapa, na qual são feitos o cálculo de reservas e o modelamento numérico, visa avaliar os depósitos minerais encontrados e detalhados nas etapas anteriores.

10.4 Cálculo de reservas

O cálculo de reservas minerais é um dos passos mais importantes de um projeto de mineração, afinal, é o um dos fatores que irá determinar a viabilidade econômica de um

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empreendimento minerário. Segundo o Código de Mineração, são definidas três classes de reservas minerais: Reserva Medida, Reserva Indicada e Reserva Inferida, em virtude da densidade e da qualidade de dados obtidos durante os trabalhos de pesquisa mineral.

Quanto maior a densidade e melhor a qualidade dos dados adquiridos, maior será a confiabilidade dos resultados obtidos.

Uma reserva mineral nunca é calculada de forma matemática exata, devido a uma série de fatores, como a qualidade dos dados obtidos na pesquisa mineral, a densidade da malha de sondagem, a precisão dos ensaios de laboratório, etc. Assim, o cálculo de reservas é, na verdade, uma estimativa. Portanto, é de extrema importância a escolha do método ideal de cálculo para cada depósito, de maneira que o resultado obtido seja o mais fiel possível à realidade, visto que a viabilidade econômica da lavra de um depósito é diretamente afetada pela reserva mineral que ele contém.

10.5 Características dos minérios

É também primordial se utilizar do conceito de caracterização tecnológica de matérias-primas minerais como ferramenta para pesquisa mineral, planejamento de lavra e beneficiamento. Através da realização de ensaios e análises laboratoriais específicos para cada tipo de minério, obtêm-se as características mineralógicas, químicas e físicas que balizarão o aproveitamento econômico da jazida.

10.6 Fotogeologia e sensoriamento remoto

A interpretação geológica da crosta terrestre a partir de fotografias aéreas ou (fotogeologia) e o processamento e análise de imagens obtidas através de sensores aerotransportados ou orbitais (sensoriamento remoto) permite a avaliação das áreas pesquisadas e potencialmente mineralizadas e o planejamento das demais atividades de mineração e geologia ambiental.Estas ferramentas são fundamentais para o desenvolvimento dos trabalhos de mapeamento geológico, avaliações geotécnicas, levantamentos hidrológicos, prospecção mineral e controles ambientais.

10.7 Mapeamento geológico

O mapeamento geológico é uma ferramenta imprescindível para a mineração. Além de possibilitar a identificação dos depósitos minerais, auxilia na escolha dos locais mais apropriados para a abertura de uma mina. O mapeamento geológico, aliado ao planejamento de lavra, visa a otimização das atividades de lavra, pois fornece informações básicas acerca do modo de ocorrência do minério, sua distribuição geográfica, variação dos teores, relação estéril/minério, presença de descontinuidades, entre outras. Essas informações são de extrema importância, pois fornecem subsídios para o direcionamento das atividades durante a vida útil do empreendimento.

10.8 Execução de sondagens

Sondagem é um método investigativo que tem como objetivo fornecer informações sobre o perfil do solo e as rochas em subsuperfície. Na pesquisa mineral, as sondagens têm como principal objetivo fornecer dados referentes ao depósito mineral, que sejam passíveis de interpretação. Assim, dependendo do modelo genético da jazida, diversos métodos de

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investigação são propostos e a escolha do mais adequado é um fator primordial na avaliação das reservas. A escolha do método de investigação é função direta das características do depósito que se pretende estudar e do orçamento previsto para tal investigação.

O planejamento e execução de sondagens são indubitavelmente necessários ao aproveitamento racional de jazidas e ao gerenciamento das operações necessárias à extração, beneficiamento e comercialização de minérios. Tais práticas garantem resultados lucrativos e competitividade, fatores essenciais à permanência de novos empreendimentos no mercado.

10.9 Prospecção de jazidas e avaliação do volume mineral

A prospecção de jazidas agrupa uma série de atividades que visa à descoberta de corpos mineralizados. Em linhas gerais a prospecção mineral é realizada em três etapas sucessivas. A primeira fase envolve o reconhecimento geológico para seleção de alvos; na segunda fase são feitos estudos detalhados dos alvos; e por fim, na última fase, o alvo é avaliado em termos econômicos.

O potencial mineral de uma determinada área atrela-se a três fatores essenciais referentes à:

Probabilidade de ocorrência do jazimento mineral, condicionada pela existência de um modelo geológico compatível;

Existência de mercado consumidor para a substância a ser produzida; e Logística de transporte do bem mineral, (rede hidroviária, rodoviária, ferroviária, etc.).

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11 – PERFURAÇÃO E DESMONTE11 – PERFURAÇÃO E DESMONTE

11.1 Introdução

A perfuração das rochas, dentro do campo dos desmontes, é a primeira operação que se realiza e tem como finalidade abrir uns furos, com a distribuição e geometria adequadas dentro dos maciços, para alojar as cargas de explosivos e seus acessórios iniciadores.Os sistemas de perfuração da rocha que têm sido desenvolvidos e classificados por ordem de aplicação são:

Na mineração e obras públicas, os métodos mecânicos são os mais utilizados. As componentes principais de um sistema de perfuração desse tipo são: a perfuratriz, que é a fonte de energia mecânica, a haste, que é o meio de transmissão de energia, a broca, que exerce sobre a rocha a dita energia e o fluido, que efetua a limpeza e a evacuação dos detritos produzidos.

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11.2 Tipologia dos trabalhos de perfuração

Dentro da ampla variedade dos trabalhos de escavação com explosivos, se tem desenvolvido um grande número de equipamentos que dão lugar a um dos procedimentos de perfuração, que são:Perfuração Manual

São equipamentos ligeiros, manuseados a mão pelos operadores. O esforço para avanço da perfuratriz é efetuado pelo operador, que com o braço aplica uma força, transmitida à broca, através do punho da perfuratriz. Utiliza-se em trabalhos de pequena envergadura, que por causa das dimensões, não é possível utilizar outros equipamentos, ou não é justificado economicamente seu emprego.

Perfuração Mecanizada

Os equipamentos de perfuração são montados sobre umas estruturas, do tipo mecânico, com os quais o operador consegue controlar os parâmetros da perfuração. Estas estruturas, ou chassis, podem ser montados sobre pneumáticos, ou esteiras e serem automotrizes.Por outro lado, os tipos de trabalho, tanto em obras de superfície como subterrâneas, podem classificar-se em:

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Perfuração de Produção

Esta terminologia utiliza-se nas explotações mineiras, fundamentalmente subterrâneas, para aqueles trabalhos de extração do mineral. Os equipamentos e os métodos variam segundo os sistemas de explotação.

Perfuração de Chaminés

Em muitos projetos subterrâneos de mineração e obra civil é preciso abrir chaminés.Apesar de uma tendência pela aplicação do método Raise Boring, ainda hoje se utiliza o método de furos longos e outros sistemas especiais de perfuração, combinados com o desmonte.

Perfuração de Rochas com Capeamento

A perfuração de maciços rochosos sobre os quais existem capeamentos obriga a utilização de métodos especiais de perfuração com tubulações.

Reforço das Rochas

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Outros critérios que intervém na seleção dos equipamentos de perfuração são: econômico, desenho mecânico, manutenção e serviço, capacidade operativa, adaptação aos equipamentos de explotação e as condições da área de trabalho (acessibilidade, tipo de rocha, fontes de energia, etc.)

11.3 Equipamentos de perfuração

Classificação das perfuratrizes

As perfuratrizes, usadas na escavação de rochas se classificam em percussivas, rotativas, percussiva-rotativas e furo-abaixo (DTH).

Perfuratrizes percussivas

Esta perfuratriz, na realidade, produz um giro na broca, imediatamente após cada golpe. Este giro, sempre de um pequeno arco de círculo é, portanto, descontínuo.Esta perfuratriz é caracterizada por dois movimentos distintos e independentes: golpeamento na broca, seguido de rotação da mesma.O acionamento da perfuratriz percussiva é feito, principalmente, por ar comprimido. Existem, no mercado, perfuratrizes leves, acionadas por motor a gasolina, destinadas a pequenos trabalhos, que não comportariam o deslocamento de um compressor de ar.

Perfuratrizes rotativasTransmitem à broca somente movimento de rotação. Não há, portanto, percussões. A demolição da rocha no furo é feita apenas por rotação da broca, que trabalha sob a ação de uma pressão constante. O equipamento é montado sobre uma plataforma, ou carreta, para permitir a locomoção. As perfuratrizes rotativas destinam-se, quase sempre, a furos de grandes profundidades, como os necessários para prospecções geológicas, poços artesianos, prospecção e exploração de poços de petróleo.

Perfuração rotopercussiva

As perfuratrizes rotativas–percussivas apresentam rotação contínua, além de percussão sobre a broca. Diferem das perfuratrizes percussivas porque estas, além do porte menor, têm rotação

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descontínua da broca. Outra diferença reside em serem utilizadas para perfuração de diâmetros menores, geralmente de 38 mm a 89 mm, podendo chegar a 125 mm.O movimento de rotação contínuo pode ser produzido por motor de pistões, colocado no cabeçote da perfuratriz, ou por motor independente da perfuratriz. A velocidade de penetração conseguida por um equipamento rotativo – percussivo depende dos seguintes fatores:· Características geomecânicas, mineralógicas e de abrasividade das rochas;· Potência de percussão da perfuratriz;· Empuxo sobre a broca;· Comprimento da perfuração;· Limpeza do fundo do furo;· Condições de trabalho;· Eficiência do operadorOs equipamentos rotativos percussivos se classificam em grupos, segundo onde se encontra o mecanismo de percussão:

A - Perfuratriz na parte superiorNestas perfuratrizes, dois dos acionamentos básicos, rotação e percussão, se produzem fora do furo. O esforço de percussão para a extremidade da broca é feito através de segmento de aço, unidos por roscas. As perfuratrizes na parte superior podem ser pneumáticas ou hidráulicas.

A1 - Perfuratrizes PneumáticasSão acionadas por ar comprimido; seu campo de atuação tem sido estreitado cada vez mais aos furos curtos de comprimento entre 3 e 15m, de diâmetro pequeno, em rochas duras e terrenos de difícil acesso. Porém apresentam algumas vantagens, tais como:· Grande simplicidade· Facilidade de reparos· Baixo preço de aquisição

A2- Perfuratrizes HidráulicasAo final dos anos 60 e início dos anos 70, ocorreu um grande avanço tecnológico nas perfurações de rochas, com o desenvolvimento das perfuratrizes hidráulicas.Uma perfuratriz hidráulica consta, basicamente, dos mesmos elementos construtivos de uma pneumática. A diferença mais importante entre os dois sistemas é que, em lugar de utilizar ar comprimido, gerado por um compressor, utiliza-se um grupo de bombas, que aplica um volume de óleo, que aciona os componentes. As razões pelas quais a perfuratriz hidráulica supõe uma melhora tecnológica sobre a pneumática, são as seguintes:· Menor consumo de energia (1/3 da pneumática)· Menor custo dos acessórios de perfuração (20%)· Maior capacidade de perfuração· Maior elasticidade da operação· Maior facilidade para a automatizaçãoOs inconvenientes são: maior investimento inicial, reparos mais complexos, requerendo-se uma melhor organização e formação de pessoal de manutenção.

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As perfuratrizes de furo abaixo foram desenvolvidas para evitar a dissipação de energia. O mecanismo de percussão, ao invés de ficar na superfície, está na extremidade da broca, junto à coroa, na parte mais externa da broca e que efetivamente trabalha contra a rocha. Dessa maneira, a energia do ar comprimido convertida em percussão, aplicada toda na perfuração, ficando eliminadas as dissipações ao longo do colar de hastes. Atingem mais de 20 m de perfuração em bancos de pedreiras.As vantagens das perfuratrizes DTH são:· Não ocorre dissipação de energia de percussão no colar de haste· Rendimento em metros de furos é maior para a mesma quantidade de ar· A limpeza do furo é mais eficiente· Mais silenciosa· Faz perfuração com pequenos desviosE as desvantagens são:· A velocidade de perfuração é menor· A vida útil das pastilhas (material que rompe a rocha) é menor· Não trabalha bem em rocha muito fraturada ou na presença de água

· Permite pouca variação no diâmetro dos furos: de 75 a 225 mm.· Suportam pressões elevadas (mais de 10,5 kg/cm2)· Perde-se o conjunto na ruptura ou travamento

11.4 Sistemas de avançoPara que ocorra um trabalho efetivo de demolição da rocha, e consequente desenvolvimento da perfuração, é necessário que seja exercido um esforço sobre a perfuratriz. É esse esforço, aliado à percussão e rotação, que faz progredir o furo. Este esforço oscila entre 3 e 5 KN, para os equipamentos pequenos, podendo atingir até 15 KN nas perfuratrizes grandes. Os sistemas de avanço podem ser os seguintes:

Avanço Pneumático

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Avanço de CorrenteNeste sistema de corrente, o esforço sobre a perfuratriz é exercido mecanicamente por uma corrente ligada a ela, tracionada no sentido de provocar pressão da perfuratriz contra a broca e desta contra a rocha. A estrutura de suporte é constituída por dois perfis justapostos.Na extremidade superior do suporte fica a roda dentada por onde passa a corrente. O motor acionado por ar comprimido, e solidário à estrutura, possui uma roda dentada que faz a corrente caminhar.As vantagens desse sistema, que é muito utilizado tanto em superfície como no subterrâneo, são:· Baixo preço· Facilidade de reparos· Possibilidade de grandes longitudes de avançoAs desvantagens são:· Maiores desgastes em ambientes abrasivos· Perigoso quando se rompe a corrente

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Avanço de ParafusoNeste tipo de avanço, o esforço sobre a perfuratriz é exercido mecanicamente por um longo parafuso, que substitui a corrente. A perfuratriz é presa por meio de parafuso numa placa deslizante, que pode se deslocar sobre uma estrutura de suporte. Nestes deslizadores, o avanço se produz ao girar o parafuso, acionado por um motor a ar comprimido.Entre as vantagens geralmente apresentadas para o avanço de parafuso, destacamse:· Maior rapidez na perfuração· A posição do motor na extremidade superior torna-o menos vulnerável a choques· Vida útil do parafuso da ordem de 50 mil metros de perfuraçãoPara um dado equipamento, a velocidade de penetração pode ser estimada através dos seguintes procedimentos: extrapolando os dados obtidos em outras condições de trabalho; por fórmulas empíricas; ensaios de laboratórios.

11.5 Sistemas de montagemHá dois sistemas de montagem para as perfuratrizes rotativas.Sobre esteiras ou sobre pneumáticos. Os fatores que influenciam na escolha de um tipo ou outro são as condições de terreno e o grau de mobilidade requerido.Na superfície de trabalho que apresenta fortes inclinações, desnível, a montagem sobre esteiras é a mais indicada, já que proporciona a máxima estabilidade e facilidade de manobra. A principal desvantagem é a sua baixa velocidade de translação, que é de 2 a 3 km/h.

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Sistemas de montagem para aplicações subterrâneasOs sistemas de perfuração que mais se utilizam em trabalhos subterrâneos são os seguintes:A - Jumbos para escavação de túneis e galerias, explotações por corte e enchimento, por câmaras e pilares, etc;B - Perfuratrizes de furos longos em leque para o método de câmaras por subníveis;C - Perfuratrizes de furos longos para sistemas de crateras invertidas e câmaras por banco.A - JumbosOs jumbos são unidades de perfuração, equipados com um ou vários martelos perfuradores, cujas principais aplicações, em trabalhos subterrâneos se encontram em:

A montagem sobre esteiras se utiliza em pisos ruins, galerias estreitas, com altas inclinações (15º a 20º) e poucas curvas. São muito freqüentes em trabalhos subterrâneos. Os jumbos sobre pneumáticos possuem velocidades de aproximadamente 15 km/h. Os jumbos sobre trilhos estão em desuso. Os braços dos jumbos modernos são acionados hidraulicamente, existindo uma grande variedade de modelos. O número e as dimensões dos braços são em função do avanço requerido, da seção do túnel e do controle da escavação.

B - Perfuratrizes de furos longos em lequeNa mineração metálica subterrânea se aplicam, com freqüência, os métodos de explotação conhecidos por câmaras e pilares e afundamento por subníveis. Para o arranque com explosivos é necessário perfurar com precisão, furos de comprimentos entre 20 e 30 m,

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dispostos em leque sobre um plano vertical, ou inclinado, ascendente ou descendente. Os equipamentos constam de perfuratrizes montadas sobre avanços, geralmente de parafuso sem fim.

Figura 24 - Furos longos e em leques

Ultimamente, o emprego de martelos hidráulicos e hastes pesadas, permitem chegar a diâmetros de 102 e 115 mm, tornando de novo interessante este método.

C - Perfuração de furos longos de grandes diâmetrosA aplicação do método das crateras invertidas ou seu derivado de furos longos tem feito nesses últimos anos uma revolução na mineração metálica subterrânea, já que permite emprego de grandes diâmetros e esquemas de perfuração, que se traduzem em altos rendimentos e produtividades e baixos custos de arranque. A perfuração se realiza em diâmetros que oscilam entre os 100 e 200 mm.

11.6 Sistemas de LimpezaO sistema de limpeza adotado na maioria das perfuratrizes consiste na introdução no furo, de um fluido que pode ser água ou ar comprimido, através da extremidade da broca, a fim de remover os resíduos de rocha produzidos pelo avanço de perfuração.

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São duas, basicamente, as finalidades do fluxo do agente de limpeza:· Apresentar à coroa uma nova superfície de rocha limpa, a cada impacto do pistão da perfuratriz;· Retirar, continuamente, do interior do furo, esse material desagregado.Subsidiariamente, o agente de limpeza exerce também a função de resfriamento da coluna, particularmente da coroa, observando-se que a água (com ou sem detergente) promove um melhor arrefecimento que o ar. Além disso, o agente de limpeza lubrifica as superfícies em contato com a coroa ao longo da coluna, reduzindo o atrito.

11.7 Sistema de montagem para aplicações a céu abertoNos trabalhos a céu aberto, os sistemas de montagem das perfuratrizes são: chassis com pneumáticos, carros de esteiras ou sobre caminhões.Os carros de perfuração totalmente hidráulicos apresentam, sobre os equipamentos pneumáticos as seguintes vantagens:· Menor potência instalada;· Menor consumo de combustível;· Desenho robusto e compacto;· Velocidade de deslocamento elevada;· Grande poder de manobra;· Ampla gama de diâmetros de perfuração, 65 a 125 mm, existindo no mercado equipamentos que trabalham entre 200 e 278 mm;· Velocidade de perfuração de 50 a 100% mais altas que as unidades pneumáticas;· Melhores condições ambientais;· Menores custos de perfuração.

Os inconvenientes são:· Maior preço de aquisição;· Necessita de uma manutenção mais cuidadosa e qualificada;· A disponibilidade mecânica é menor que nos equipamentos pneumáticos que são de fácil reparo.

MarteleteÉ uma perfuratriz de múltiplas aplicações, destinada a trabalhos em pedreiras, no desmonte primário e secundário (fogacho) e obras de construção. Têm limpeza a ar permitindo sopro adicional para limpeza do furo. É também utilizada para execução de furos nos tetos de túneis

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e galerias, para perfuração de chaminés, etc. Como todas as perfuratrizes destinadas a trabalhos subterrâneos, tem limpeza a água.Algumas são convenientemente utilizadas com avanços pneumáticos de coluna. Os marteletes utilizam brocas, que transmitem à rocha os esforços criados na perfuratriz.Através de sua extremidade cortante é feito o avanço efetivo na rocha. O número de impactos das perfuratrizes pneumáticas é da ordem de 2000 por minuto e nas hidráulicas, de 2900 impactos por minuto.

Broca integralBrocas integrais, ou monobloco são aquelas em que as partes componentes constituem uma peça única. Por isso, para se atingir diferentes cotas de aprofundamento do furo, são necessárias brocas de vários comprimentos. Com a primeira broca, quando totalmente cravada, atinge certa profundidade. Para continuar a perfuração, deve-se substituir a broca inicial por outra, de maior comprimento. Estas são compostas por punho, colar, haste e coroa.

Brocas de extensãoEstas são compostas por punho, haste de acoplamento e coroa, ou bit. São as que podem ter seu comprimento aumentado pela adição de hastes. Nesse tipo de brocas obtém-se maior profundidade de furo pela adição de segmentos de aço rosqueados.

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Forma das coroasA coroa recebe através das hastes, a energia liberada pela perfuratriz, transformando-a no trabalho de perfuração. Recebe o fluxo de ar ou água de limpeza, que passa através da perfuratriz, do punho e do orifício central da haste, de modo a proporcionar a máxima remoção de detritos.

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A coroa em cruz destina-se a diâmetros de até 2 ½”. Na perfuração, surgirão espirais, dificultando o carregamento com explosivos. As pastilhas se dispõem em ângulo de 90º. A coroa em X foi desenvolvida para evitar os inconvenientes da coroa em cruz. Seus ângulos foram alterados, de 90º, para 80º e 100º, respectivamente. É utilizada em diâmetros superiores a 2”. A coroa de botões apresenta condições superiores às coroas em cruz ou em X, para todas as rochas.As coroas em botões apresentam as seguintes vantagens, em relação às coroas em cruz ou X:· Maior velocidade de penetração· Maior intervalo entre reafiações· Maior vida útil· Maior dureza das pastilhas· Melhor acabamento do furo· Menor tendência de prender a coroaAs coroas em botões apresentam as seguintes desvantagens:· Tendência a maiores desvios em formações rochosas fraturadas· Maior desgaste em certos tipos de rochas· Processo manual de afiação, exigindo maior habilidade do operador

TriconesTem-se eficiente perfuração para formações de dureza de fraca a média, tal como xisto, calcário e outro extrato de resistência compressiva baixa ou propriedades abrasivas. O chisel é formado de carbonetotungstênio inserido e espaçado de tal forma que proporciona máxima proteção contra abrasão e assegura o mais longo tempo de vida dos chiséis. Operam com pressões que variam de 1000 a 3000 libras por polegada de diâmetro em bits com velocidade de rotação de 50 a 200 rpm.

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Fatores que influenciam na precisão da perfuração· Influência do operador;· Diâmetro do furo (pequenos furos são mais susceptíveis a desvios em condições geológicas adversas);· Limitações de profundidade: a profundidade e as características das rochas determinam se a perfuratriz deve ser de furo acima ou de furo abaixo (down the hole – DTH);· Dispositivos de alinhamento: quanto menor for a unidade de furação maior será o desvio. Perfuração de furo abaixo e rotativa apresentam melhor alinhamento· Geologia local: influência no desvio do furo. As perfuratrizes de furo abaixo e rotativas possuem menos problemas com a geologia local.

Furação inclinada

Vantagens da furação inclinada:· Menor backbreak (trabalho cansativo);· Menor problema com o chão da praça;· Maior lançamento, especialmente em pequenos bancos;· Melhor fragmentação em pequenos bancos;· Diminuição de matacões;· Redução de barulho e vibrações;· Redução da razão de carregamento;· Menor razão de perfuração.

Desvantagens da furação inclinada:· Dificuldade em manter ângulos precisos;· Maiores problemas com as descontinuidades geológicas;· Maior dificuldade no carregamento com explosivos;· Frequentemente não é possível a furação inclinada com os equipamentos disponíveis;· O embocamento dos furos, para determinadas inclinações, torna-se quase que impossível com certos tipos de perfuratrizes, tais como as perfuratrizes manuais;· Proporciona maior possibilidade de lançar fragmentos (pombo-correio) a longas distâncias

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Desvios na perfuraçãoDurante a perfuração ocorrem desvios, que vão depender das características da rocha, do equipamento utilizado, bem como dos cuidados no decorrer da operação.A posição final do furo será função de três parcelas:· Erro de emboque;· Erro de falta de alinhamento do furo;· Erro de deflexão.Os desvios podem ocorrer também por problemas na perfuratriz, tais como:· Folga entre o berço de fixação da perfuratriz e o mastro;· Folga por desgaste das guias do mastro;· Folga nos pinos de fixação dos cilindros de posicionamento da lança;· Vazamento nos cilindros ou problemas na válvula de acionamento dos sistemas hidráulicos;· Freios e esteiras com defeitos, ou mal regulados;· Posicionamento incorreto da carreta de perfuração, trazendo instabilidade ao conjunto.

Coletor de pó para perfuratrizAs partículas menores são conduzidas a um filtro, que coleta os finos e permite a passagem do ar isento de impurezas para a atmosfera. Dentre as vantagens de sua utilização, podemos citar:· Redução da poluição ambiental;· Melhor rendimento da perfuração pela melhoria das condições de limpeza do furo;· Melhor acompanhamento da perfuração por parte do operador, que pode permanecer junto à perfuratriz;· Melhores condições de limpeza na área em torno da perfuração, aumentando a vida útil dos componentes da coluna;· Possibilidade de amostragem do material perfurado.

Seleção de coroas e hastesFelizmente, para os empreendedores mineiros existe uma grande competição entre os distribuidores de equipamentos de perfuração de rochas. Entretanto, esse fato contribui para que a seleção de equipamentos torne-se mais difícil. A melhor escolha pode ser feita após a realização de testes e o cálculo dos custos por unidade de comprimento de furo perfurado por várias combinações.

Recomendações de uso do equipamento de perfuração

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A - Posicionamento do equipamento de perfuraçãoA lança, ou mastro de avanço da perfuratriz, deve ser colocado firmemente contra a rocha, de tal forma que não se mova durante a perfuração.Caso o avanço se mover durante a perfuração, a haste e a broca de perfuração seriam desalinhadas do centro do furo, provocando desvios, podendo causar as fraturas do aço.Em perfuração de bancadas obtém-se um firme posicionamento. A lança, ou mastrode avanço, firmemente colocado, possibilita o melhor aproveitamento da força doavanço, com o fim de otimizar a penetração, aumentando a produtividade.

B - EmbocamentoLigue o ar de limpeza e aproxime o bit do solo, sem ligar a percussão da perfuratriz.Ligando a percussão cedo demais, e/ou antes que o bit tenha apoio, poderá desapertar as roscas de união e, eventualmente, danificar os bits de perfuração.Com o bit encostado na rocha, aplique a força de avanço reduzida, com rotação normal, e inicie a percussão também reduzida. Certifique-se de que o ar de limpeza está funcionando. Embocamento sem ar, ou água de limpeza, aumentaria a temperatura do bit de perfuração. Resfriamento repentino provocado pelo ar de limpeza poderá causar trincas no metal duro. Existe ainda outro perigo, o de que os furos de limpeza poderiam ficar obstruídos, prejudicando a perfuração.Aumente a força e a energia de percussão, uma vez que os bits já estejam com suporte ou guiados pela rocha. Às vezes, há necessidade de realinhar o avanço(lança ou mastro) depois de alguns centímetros de perfuração, para que a haste e o avanço estejam exatamente paralelos. Isto corrige o empenamento e minimiza o desvio do furo. Em perfuração de bancada, normalmente o reajuste de alinhamento é desnecessário, desde que o avanço, ou mastro, esteja fixado firme e corretamente desde o princípio.

Força de avançoAplicando a força de avanço adequada, teremos melhor economia na perfuração. Se a força de avanço for pequena demais, a velocidade de penetração também será diminuída e as roscas de acoplamento no trem de perfuração se afrouxarão.Perfuração com roscas afrouxadas interfere diretamente na transmissão de energia entre as hastes de perfuração. Isto causa esforços extraordinários do aço, podendo facilmente ser a origem de falhas prematuras do material e da perfuratriz e também ser a causa da fadiga nos botões de metal duro e na soltura dos botões dos bits. Um sinal de força de avanço inadequada são os acoplamentos soltos e aquecidos.Esta alta temperatura provoca um desgaste muito rápido nas roscas dos punhos, hastes e luvas. A força de avanço pode também ser demais, causando perda na rotação. Isto aumenta o desvio e reduz a velocidade de penetração. Será também facilmente notado o aumento de esforços de flexão dos componentes.

Cálculo dos Componentes da PerfuratrizProfundidade Total perfurada por ano (PT)

PT = Nf x Hf x NdSendo:Nf = número de furos por dia

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Hf = comprimento do furoNd = número de dias trabalhados durante o anoRelação entre m de haste e m de furo ( metros de haste e metros de furo)K =(Hf + C) / 2C

Sendo:K = relação entre metros de haste e metros de furoHf = comprimento do furoC = comprimento de hasteNúmero de hastes (NH) e luvas (NL)NH e NL = (PT x K) / vida útil

Número de punhos (NP)NP = PT / vida útilNúmero de coroas (NC)NC = PT / vida útil

Exemplo n.º1:Uma empresa de mineração utiliza uma Crawler – Drill para execução dos furos para detonação em sua mina a céu aberto. Os furos tem 9 m de comprimento e as hastes utilizadas medem 3 m. A empresa realiza 9 furos por dia e trabalha 360 dias por ano.A vida útil dos componentes da broca de extensão é a seguinte:Punho: 900 mCoroas: 250 mHastes e luvas: 1 000 de hastePede-se calcular o n.º de componentes gastos anualmente.

Solução:Profundidade total perfurada por ano (PT):PT = Nf x Hf x Nd = 9 x 9 x 360 = 29 160 mRelação entre m de haste (MH) e metros de furoK = (9+3) / 2 x 3 = 2Número de hastes e luvas (Nh e NL)Nh e NL = (PT x K) / vida útil = 29 160 x 2 / 1000 = 58Número de punhos (Np)Np = PT / vida útil = 29 160 / 900 = 32Número de coroas (Nc)Nc = PT / vida útil = 29 160 / 250 = 117

11.8 Explosivos

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ConceituaçãoExplosivos industriais são substâncias, ou misturas de substâncias, que, quando excitadas por algum agente externo, são capazes de se decomporem quimicamente, gerando considerável volume de gases a altas temperaturas. Estas reações de decomposição podem ser iniciadas por agentes mecânicos (pressão, atrito, vibração, impacto, etc) ou, ainda, pela ação de outro explosivo (espoletas, boosters ou outros iniciadores).A conceituação moderna de explosivos industriais sugere, ainda, que na sua fabricação sejam utilizados componentes que, isoladamente, não são substâncias explosivas, de forma a garantir completa segurança no trabalho dentro das fábricas.É o caso da moderna lama explosiva (Slurry) que é fabricada no próprio local de consumo, e bombeada para dentro dos furos na rocha. Somente alguns segundos após o lançamento da mistura dentro do furo, tempo necessário para a complementação da reação química, é que o produto torna-se uma substância explosiva.No setor mineiro, os explosivos visam, principalmente, desmontar rochas e minérios, para diversas finalidades, desde que tal operação não possa ser realizada por outros métodos mais baratos. No caso mineiro, o desmonte é conseguido pela introdução de cargas explosivas no interior das rochas, através de furos, ou câmaras abertas especialmente para este propósito, e, em seguida, explodidos.O desmonte de rochas com o uso de explosivos envolve conhecimentos das propriedades dos explosivos e das propriedades mecânicas das rochas a serem desmontadas. Lembramos aqui que a estrutura da rocha tem relevante papel nas condições de desmonte e fragmentação, como por exemplo: juntas, aleitamento, fraturas, alterações e outros.A fragmentação da rocha é função, em grande parte, da quantidade de gases formados durante a explosão, bem como de sua energia e pressão.Furos destinados à explosão deverão ser projetados levando-se em consideração todos os fatores acima expostos.Para “fogos” de grande porte serão necessários ensaios preliminares, a fim de que se possam traçar curvas que relacionam os parâmetros de fragmentação.As vibrações, originárias das explosões, podem perturbar, ou causar danos, às adjacências do centro de explosão, como casas, equipamentos, etc. O projetista não deve esquecer esta possibilidade, antes de iniciar as operações de desmonte.

Combustão, deflagração e detonaçãoA reação química de decomposição do explosivo pode dar-se sob a forma de combustão, deflagração ou detonação em função das características químicas da substância explosiva, bem como das condições de iniciação e confinamento desta.Combustão: é uma reação química de oxidação e geralmente ocorre por conta do oxigênio do ar. O fenômeno acontece em baixas velocidades e tem como exemplo a queima de um pedaço de carvão.Deflagração: quando a velocidade da reação de decomposição da substância explosiva é maior que a do caso anterior, chegando em alguns casos até 1000 m/s, ocorre a deflagração. Nesta reação há a participação não só do oxigênio do ar, mas também daquele intrínseco à substância.É o caso de decomposição da pólvora, ou ainda de explosivos mais potentes quando submetidos a condições desfavoráveis de iniciação ou confinamento.

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Detonação: é uma reação de decomposição com a participação exclusiva do oxigênio intrínseco à substância explosiva. Ocorre com velocidades que variam de1500 a 9000 m/s e, em função da quantidade de energia envolvida no processo, faz-se sempre acompanhada de uma onda de choque, também definida como onda de detonação. É esta onda de choque que, com sua frente de elevada pressão dinâmica, confere à detonação um grande poder de ruptura.

Classificação dos explosivosOs explosivos industriais, em função de suas características físicas e químicas podem ser classificados de diversas formas, apresentadas abaixo:Quanto à aplicaçãoOs explosivos, quanto à sua aplicação, podem ser classificados como primários ou iniciadores, e secundários, ou de ruptura.Explosivos Primários: são aqueles que pelo fato de oferecerem uma maior facilidade à decomposição, quando excitados por um dos mencionados agentes externos, são utilizados como iniciadores de cargas maiores de explosivos secundários. São todos aqueles materiais utilizados nos processos de iniciação dos explosivos propriamente ditos: espoletas, cordel

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detonante, boosters, etc. Os mais usados industrialmente são: azida de chumbo, estifinato de chumbo, fulminato de chumbo, fulminato de mercúrio e nitropenta.Explosivos Secundários: são os explosivos propriamente ditos ou explosivos de ruptura. São tão potentes quanto os explosivos primários, porém por serem mais estáveis, necessitam de uma maior quantidade de energia para iniciar o processo de detonação, energia esta geralmente fornecida pela ação direta da detonação de um explosivo primário. É o caso das dinamites, gelatinas, ANFO, lamas, etc.Quanto ao desempenhoQuanto ao desempenho oferecido os explosivos podem ser classificados como deflagrantes ou detonantes.Explosivos Deflagrantes: são aqueles que se decompõem através de uma reação de deflagração; já explicada. São também denominados baixos explosivos.Explosivos Detonantes: decompõem-se pela reação de detonação e apresentam grande capacidade de trabalho, pelo que são também conhecidos como explosivos de ruptura. São os explosivos industriais propriamente ditos e que serão abordados diretamente.Quanto à velocidade

Quanto à expansão gasosaOs explosivos industriais em função de suas características químicas desenvolvem maior ou menor quantidade de gases na detonação. Podemos considerar como de baixa expansão gasosa todo aquele que desenvolver até 800 litros / kg de gases na detonação e de alta expansão gasosa aquele que superar o valor anterior.Classificação Velocidade de combustãoLentos ou propulsores Inferior a 1000 m/sRápidos Superior 1000 m/s e inferior a 5000 m/sMuito rápidos Superior a 5000 m/sQuanto aos gases tóxicosQuanto aos gases tóxicos desenvolvidos na reação química os explosivos industriais são classificados em três categorias:A) Categoria A: até 30 l / kg de gases tóxicos;B) Categoria B: de 30 l /kg até 60 l / kg;C) Categoria C: mais de 60 l / kg

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Quanto à sensibilidade à iniciaçãoOs explosivos detonantes, em função de sua estabilidade química podem ser mais ou menos sensíveis à iniciação do explosivo primário. Na prática, dizemos ser ele sensível a um determinado tipo de iniciador, ou seja: espoleta simples n.º 6, espoleta simples n.º 8, cordel detonante, booster, etc.Quanto á sensibilidade à propagaçãoTambém conhecida como teste de “Air Gap”, esta classificação indica a maior distância longitudinal entre dois cartuchos em que ainda ocorre a propagação da detonação do primeiro para o segundo.Quanto à resistência à águaQuanto à resistência à água, os explosivos industriais podem ser classificados conforme tabela 4.

Composição química do explosivo detonanteOs elementos químicos principais de um explosivo detonante são: Carbono(C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O) e Nitrogênio (N). Outros elementos secundários aparecem na composição com um papel específico, seja para diminuir a temperatura de congelamento, para aumentar a temperatura de explosão, ou a quantidade de energia liberada, etc. Exemplos: Sódio (Na), Potássio (K), Cloro (Cl), Bário (Ba), Cálcio (Ca), Alumínio (Al), etc. A seguir, apresentamos as fórmulas químicas de alguns explosivos:

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Note-se nas formulações acima a presença constante dos elementos Carbono, Hidrogênio, Oxigênio e Nitrogênio, indicativo de compostos orgânicos.

Os produtos da reação químicaA reação química de decomposição do explosivo gera os seguintes produtos:

A decomposição ideal ocorre quando os produtos resultantes são apenas CO2, H2O e N, não havendo, portanto sobra de Oxigênio ou outros óxidos como o CO, NO ou NO2, que indicariam a decomposição incompleta do explosivo sem mencionar a toxicidade desses gases como o CO, que é venenoso, ou o NO2 que é irritante das mucosas.

Pólvora negraEntre os explosivos deflagrantes, o protótipo é a pólvora negra. Conhecida de remota antiguidade, sua invenção tem sido atribuída aos chineses, árabes e hindus. Usada pela primeira vez, em mineração, em 1627, na Hungria, e logo após, na Inglaterra.A porcentagem ponderal média dos componentes da pólvora negra é a seguinte:

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A pólvora possui ação cisalhante e de empuxo, tendendo a desmontar o material em grandes blocos. Daí o seu emprego, sempre que possível, em minas de carvão, visando produção de carvão grosso, com poucos finos desvaliosos.As aplicações da pólvora são limitadas, porque não pode ser usada em serviços úmidos e, além disso, produz mais fumaças e gases nocivos do que outros explosivos. O seu consumo tem caído continuamente.

Nome PorcentagemNitrato de potássio ou de sódio 75%Carvão vegetal 15%Enxofre 10%A inflamação da pólvora pode se dar por choque, por elevação da temperatura ou contato com chama. A elevação de temperatura provoca a inflamação, se atingir, rapidamente, de 270 a 320 ºC, dependendo da granulometria da pólvora.A velocidade de combustão da pólvora negra é função do seu estado de confinamento e da granulometria. A velocidade média de combustão, ao ar livre, é da ordem de 13 m/s, podendo atingir 500 m/s e até mais, quando confinada. A pólvora negra dá uma combustão enérgica que poderá se transformar em explosão, quando se propaga a uma grande massa de explosivo ou, quando a pressão aumenta. É o caso de um rastilho de pólvora, que leva a chama a um paiol de pólvora.As matérias primas destinadas à fabricação de pólvora negra devem apresentar algumas qualidades que não se podem perder de vista.O nitrato de potássio, também conhecido como salitre, pode ser encontrado em estado natural em diversos países (Índia, Argélia, Hungria, Itália, etc).O produto natural tem diversas impurezas, sendo necessário refiná-lo. Pode também ser obtida em laboratório, artificialmente, por um método chamado “conversão”, muito utilizado na Alemanha. O nitrato de sódio substitui o nitrato de potássio e serve de matéria prima para obtenção artificial daquele. É também conhecido como salitre do Chile ou salitre do Peru. É abundante naqueles países e adjacências. O material necessita também ser refinado, quando usado para pólvora.O enxofre é encontrado nativo na natureza ou, então, formando diversas combinações. Para finalidade de explosivo deve estar puro. Estados Unidos, Itália, México são os maiores produtores. As principais propriedades do enxofre são: um corpo sólido, de cor amarela, podendo tornar-se branco a 500ºC, sem sabor, inodoro e quando atritado, desprende odor semelhante a ozona.Para fabricação de pólvora, emprega-se carvão vegetal, resultante da coqueificação da madeira, devido as suas características de porosidade e facilidade de combustão. Deve ser pobre em cinzas.

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Da posse das matérias primas em qualidades necessárias, a fabricação da pólvora compreende uma série de operações: pesagem dos componentes, moagem, mistura, peneiramento, granulação, classificação, embalagem, etc.Pólvora granularO explosivo está sob forma de grãos frouxos que ocorrem livremente, Pode ser fosca ou polida, sendo que o polimento resulta de um tratamento final grafitando a superfície, visando maior resistência à umidade. A polida flui com maior facilidade e é mais brilhante.Pólvora em bastão ou em tubosÉ a mesma pólvora negra, comprimida em forma de tubos cilíndricos de 2” de comprimento e diâmetro variável de 11/4” a 2”. Cada cilindro tem um furo central de 3/8” , para permitir a inserção de deflagrador elétrico. Quatro desses bastões são enrolados em papel, formando cartuchos de 8” de comprimento.Outros tipos de pólvorasAlém da pólvora negra, para uso mineiro, que é a que nós temos nos referido, existem outros tipos de pólvoras para outros fins: pólvora de caça ou para munições, pólvora de guerra, etc., que são pólvoras ativadas e com adições de outros elementos como nitroglicerina, algodão pólvora, e cuja finalidade é aumentar a potência do explosivo.OBS.: Embora a fabricação seja, teoricamente, simples, a fabricação caseira apresenta resultados apenas razoáveis, mesmo para pólvora de mina, que são as mais simples.

11.9 DinamitesSão explosivos que resultam da mistura de trinitroglicerina com outras substâncias que a absorvem e a retém, substâncias estas que vão fazer parte do explosivo, comunicando-lhe propriedades ou protegendo-o.A dinamite foi inventada por Alfred Bernhard Nobel (1833 – 1896), cientista sueco, que lhe deu este nome. As dinamites contém sempre em sua composição a trinitroglicerina ou, como é mais conhecida, nitroglicerina, que é substância líquida, explosiva, poderosa e sensível.

NitroglicerinaA nitroglicerina (NG) foi descoberta em 1846 pelo químico italiano Ascânio Sobrero (1812 – 1888), que a denominou piroglicerina. Sua fórmula química é C3H5(NO3)3, que é um líquido oleoso, incolor ou ligeiramente amarelado, de densidade 1,6 a 15ºC, viscosidade dupla da água. É insolúvel na glicerina, gasolina e pouco solúvel na água. Dissolve-se no álcool etílico, éter, clorofórmio, acetona, azeite de oliva, ácido acético e ácido sulfúrico. Quando pura, congela-se a 13,5ºC e quando impura se solidifica em torno de 8ºC. Quando congelada torna-se muito menos sensível aos choques, usando-se deste artifício para transportá-la. Exposta ao sol, em quantidades muito pequenas, evapora-se a 50ºC. Aquecida gradualmente se decompõe a 109ºC, com produção de vapores escuros. Explode sempre que a temperatura atinge 222ºC.O hidróxido de potássio, em solução alcoólica, a decompõe com facilidade, sendo usada esta propriedade para destruir a NG derramada, por simples lavagem com a citada solução. A NG tem sabor picante e é muito tóxica, sendo suficiente simplesmente manipular com ela, para que o operador sofra dores de cabeça, com frequência acompanhada de vômitos e desmaios.Estas condições desaparecem respirando ar puro, tomando café ou tomando dose adequada de morfina.

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A lida diária com o produto traz a adaptação do organismo, daí porque os que trabalham com NG em poucos dias se adaptam e nada sentem. A NG é muito sensível ao choque e às explosões nas vizinhanças e, em qualquer destes casos, detona violentamente.A reação de decomposição de NG é expressa pela seguinte equação: 2C3H5 (ONO2)3 → 6CO2 + 5H20 + 6N + ½ O2Um quilo do explosivo produz 1135 litros de gases, quando detona. Por causa de sua alta sensibilidade à explosão, até 1967, o seu uso, como explosivo, era muito restrito, em virtude do perigo ao manuseio. Restringia-se a sua aplicação ao campo da medicina, por causa de suas propriedades vasodilatadoras, tornando-se auxiliar no tratamento das doenças do coração. A NG se inflama com dificuldade; um palito de fósforo aceso lançado sobre a mesma, apaga-se. Quando chega a se inflamar, a combustão é tranqüila, com chama pálida. Deve-se considerar, contudo, que a temperatura da massa explosiva pode ir aumentando até atingir a temperatura de detonação, principalmente se o explosivo estiver em recipiente exíguo, como tubo de ensaio ou algo semelhante. Ascânio Sobrero percebeu bem o significado da sua descoberta e suas possíveis aplicações práticas, chegando mesmo a sugerir o seu emprego para fins industriais.Os perigos da sua fabricação e manuseio, também levaram-no a abandonar a nitroglicerina em favor da nitromanita, também descoberta por ele, mas sem resultados práticos. Assim, a força explosiva da NG permaneceu, por muitos anos, sem aplicações.O explosivo era empregado apenas como tônico cardíaco sob o nome de Glonoína e, modernamente, o Nitrodisc desenvolvido pelos laboratórios Searle par prevenir a angina pectoris (1985).Alfred Nobel entregou-se ao estudo da NG, montando fábricas deste produto, ao mesmo tempo em que buscava diminuir ou eliminar os riscos do manuseio e do transporte da NG. Nobel inventou iniciadores que são, em linhas gerais, semelhantes aos atuais.Em 1866, por mero acaso, Nobel descobriu que a NG misturada com terra de infusórios, torna-se manuseável em condições muito seguras. Nobel associou `a NG farinha de diatomáceas (SiO2) chamada Kieselguhr e estava criada a dinamite GUHR.NG + Kieselguhr = DINAMITE GUHREsta dinamite era chamada de base “inerte”. Como se vê há improbidade, porque a base é ativa, apenas o absorvente é inerte. Adicionava-se ainda cerca de 2% de carbonato de cálcio ou magnésio, para absorção de qualquer acidez residual da NG.O tipo mais comum de absorvente é a serragem de madeira, associada a substâncias geradoras de oxigênio (NaNO3). A dinamite simples resulta da seguinte associação:NG + serragem + NaNO3 + estabilizante (+ ou – 1% antiácido)

Substâncias usadas nas dinamitesAs substâncias mais comumente empregadas nas dinamites, bem como as suas finalidades, são as seguintes:1) Base ExplosivaSubstância por si só explosiva ou que pode se tornar explosiva quando convenientemente ativada. Exemplo: Trinitoglicerina - C3H5 (NO3)3

2) Substâncias Absorventes

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Tem a finalidade de absorver a nitroglicerina. Como exemplos, temos: serragem de madeira, cortiça, aveia, centeio, algodão pólvora, fubá, etc.

3) Substâncias Geradoras de OxigênioFornecem ao explosivo oxigênio complementar. Exemplos: NaNO3, KNO3, NH4NO3 cloratos e percloratos.

4) Substâncias que Aumentam a PotênciaSão substâncias que adicionadas ao explosivo, aumentam a potência do mesmo, por suas reações fortemente exotérmicas. Exemplos: pó de silício, pó de magnésio, etc.

5) Substâncias que Baixam o Ponto de CongelamentoComo exemplos, temos: cloreto de sódio, bicarbonato de sódio, etc.

6) Substâncias EstabilizantesSão substâncias que absorvem a acidez residual da nitroglicerina. Exemplos: óxido de zinco, carbonato de cálcio, gesso, etc.

7) Substâncias CombustíveisComo exemplos, temos: carvão em pó, parafina, enxofre, etc.

8) Explosivos ComplementaresComo exemplos, temos: trotil, troleína, nitrobenzeno, etc.

Tipos de dinamitesAs dinamites diferem em tipo e graduação conforme o fabricante, podendo, contudo, serem classificadas segundo os seguintes grupos principais:

Dinamites SimplesNG + serragem + oxidante + estabilizante. Como se vê a serragem substitui o Kieselguhr como absorvente e o nitrato de sódio é, em geral, o oxidante usado. Como estabilizante, ou

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antiácido, usa-se o carbonato de cálcio, com cerca de 1%. A dinamite simples produz boa fragmentação e é empregada em serviços a céu aberto.

Dinamites AmoniacaisSão dinamites em que parte do nitrato de sódio (oxidante) ou mesmo da base explosiva, é substituída por NH4NO3 (nitrato de amônio).É mais barata que a dinamite simples, menos sensível ao choque e atrito e tem menor resistência à água.

GelatinasChamadas também de gelatinas explosivas, reservando-se o termo dinamite para o explosivo que contenha NG com outro absorvente que não seja algodão pólvora. A composição das gelatinas é:NG + algodão pólvora + estabilizante (1%).A gelatina explosiva também for descoberta por Nobel, em 1875. Continha 92% deNG, cerca de 7% de algodão pólvora e 1% de estabilizante. A gelatina explosiva é por demais violenta para fins comuns, por isto foram sendo introduzida modificações para reduzir a força e, eventualmente, o preço. A gelatina explosiva é semelhante à borracha e é totalmente insensível à umidade. Usada apenas em casos especiais. Gases ruins. Grande velocidade, boa fragmentação e ótimo adensamento no furo.

Gelatinas AmoniacaisComo dissemos, a gelatina explosiva original veio sofrendo modificações visando mudanças de propriedades e abaixando de preço. Assim apareceram as gelatinas amoniacais, nas quais parte da NG foi substituída por NH4NO3, fornecendo um produto mais barato, porém menos resistente à água.

Semi–GelatinasConstituem um tipo intermediário entre as gelatinas e as dinamites amoniacais, combinando a baixa densidade das amoniacais com a resistência à água e a coesão das gelatinas, em graus mais atenuados. Os gases variam de excelentes a pouco tóxicos.

Explosivos de nitrato de amônioO uso de substâncias como nitratos, cloratos e percloratos em misturas com explosivos, com objetivo de aumentar o oxigênio, baratear o preço, oferecer maior segurança e, às vezes, melhorar os gases resultantes da explosão é conhecido de longa data. O emprego das substâncias acima citadas, com as finalidades expostas, era rotineiro e, fora disto, eram consideradas como explosivamente inertes.O sal de amônio, usado na atualidade em explosivos, tem originariamente, uma saga sinistra. O uso deste sal para diferentes finalidades e, principalmente, como fertilizante agrícola, resultou, em alguns casos, catástrofes que ficaram marcadas na história da humanidade, como foi o caso da explosão verificada na cidade de Oppau, na Alemanha, em 1821, quando 4500 toneladas de sal, aglutinado deveriam ser fragmentados à custa de disparos de artilharia. Disto resultou uma enorme explosão que foi ouvida a 360 Km de distância, além da destruição de grande parte da própria cidade. Segundo alguns autores, o sal aglutinado era nitrato de

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amônio, usado como adubo. Outros desastres devido ao sal de amônio, do qual nos ocuparemos e que é muito utilizado como fertilizante, deu origem a uma explosão que é considerada a maior já produzida pelo homem, após a bomba atômica. Este fato aconteceu em 16 de abril de 1947, na baía de Galveston, Texas City, Estados Unidos, onde o navio francês Grandchamp, estava com os porões já carregados com 7000 toneladas de nitrato de amônio. Um pequeno incêndio a bordo, causou a explosão de algumas caixas de munição e redundou na detonação no navio.O fenômeno provocou explosões por simpatia, em diversas indústrias nas vizinhanças do porto, além de provocar grande quantidade de incêndios, principalmente em depósitos com centenas de tanques de gasolina, situados a cerca de 800m do local da explosão. Outros navios, também carregados com nitrato de amônio, naquele porto, explodiram. O fenômeno ocasionou a morte de 650 pessoas e ferimentos em 3500.Tendo em vista estes acontecimentos e outros, resolveram ficar atentos para os brancos cristais de nitrato de amônio, que talvez não fossem, tão somente, um simples fertilizante.

Nitrato de amônioFórmula química: NH4NO3Peso molecular: 80,04Incolor no estado sólidoDensidade a 25ºC: 1,725Ponto de fusão:169,6ºCMuito solúvel em águaUsos: como fertilizantes e como explosivosOs dados acima representam as principais constantes físicas e usos de nitrato de amônio.Como ingrediente para explosivo, porém, com a função exclusiva de oxidante, o seu uso remonta a 1867, tendo sido, neste ano, patenteado por Ohlsson e Norrhein o que, praticamente, coincide com a descoberta de Nobel. O nitrato de amônio era produzido sob forma de escamas, e, apenas a partir de 1940, este sal passou a ser produzido sob forma de “prills”, isto é, bolinhas ou pérolas. Estas “prills” quando revestidas com Kieselguhr ou argila, resistem ao armazenamento e transporte sem aglutinação. As primeiras formas, em escamas, com facilidade aglutinavam-se. Sob forma de “prills” revestidas, foi que, realmente, o nitrato de amônio encontrou aplicação prática para explosivo.O nitrato de amônio é obtido pelo ataque da amônia pelo ácido nítrico. A solução é evaporada e convertida, por processos industriais adequados, a “prills”.Modernamente, o nitrato de amônio em prills, quer para a agricultura ou para explosivo, é produzido em torres especiais cujos controles de temperatura, pressão de vapor, fluxo de ar, etc., podem fornecer “prills” para cada uma das finalidades visadas.“Prills” para fins explosivos são fabricadas em torres especiais, mais altas e com outros recursos, visando-se obter um produto final mais poroso e, portanto, mais leve e capaz de absorver com facilidade o óleo combustível, sendo também revestida com argila, com a mesma finalidade já citada. Em vista da pouca porosidade das “prills” para a agricultura, o óleo penetra muito pouco, envolvendo quase que exclusivamente a periferia e, no máximo estratos periféricos.

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11.10 Anfo

A mistura de nitrato de amônio com óleo combustível, na proporção ponderal de 94,5% de nitrato de amônio e 5,5% de óleo combustível dá origem a um explosivo hoje usado em larga escala, com o nome de ANFO, sigla esta resultante do vocábulos ingleses Ammonium Nitrato Fuel Oil. A variação para mais ou para menos da quantidade de óleo combustível tem um efeito pernicioso sobre a qualidade dos gases produzidos na explosão havendo excesso de produção de NO2 quando se reduz o óleo combustível e de CO quando se excede a percentagem indicada.Ambos os gases são tóxicos devendo portanto procurar-se o equilíbrio com a utilização de uma percentagem de gasóleo (óleo combustível) entre os 5,5 e os6% (percentagem teórica - 5,7%).

As proporções acima, consideradas ideais, foram determinadas pelos americanos Lee e Akre, em 1955.Na atualidade, em face de crise energética, a Petrobrás reduziu o ponto de fulgor do óleo diesel pela adição de nafta. É devido à mesma causa, a razão pela qual os grandes usuários do ANFO tem que substituir o óleo diesel pelo óleo de soja, resultando o ANVO ou NAOV. Estas são condições brasileiras atuais para serem consideradas, quando da aplicação do ANFO.

Até chegar-se à composição acima, muita ensaios foram feitos com outros combustíveis, como por exemplo, o carvão e mesmo o TNT e outros, buscando-se explosivos mais baratos e menos sensíveis do que aqueles com base na NG.É, atualmente, o ANFO o explosivo mais usual, quantitativamente, em minerações a céu aberto e, por usar uma base explosiva diferente da tradicional NG e derivados, está incluindo entre os explosivos não convencionais.O ANFO é empregado em perfurações de grandes diâmetros, o que redunda em equipamento de perfuração de maior porte e, portanto, investimentos nesta parte da lavra. O ANFO é um explosivo com relativamente baixa força e quando empregado exclusivamente, resulta uma fragmentação pouco desejável, originando-se grande número de fogos secundários que encarecem o desmonte. É comum concentrar-se, na carga do fundo, um explosivo mais enérgico, objetivando-se melhor desgaste das rochas e melhor fragmentação.

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Vantagens do ANFO:· Ocupa inteiramente o volume do furo;· Grande insensibilidade ao choque;· Redução do preço global do explosivo.

Desvantagens do ANFO:· Falta de resistência à água;· Baixa densidade;· Necessidade de um iniciador especial (primer).

Pastas, lamas ou slurriesOs norte-americanos fazem uma distinção entre explosivos e ANFO ou pastas. Estes dois últimos são classificados como agentes detonantes. No Brasil, estes explosivos são chamados não convencionais. O que, fundamentalmente, difere um agente detonante de um explosivo, é a segurança que o agente detonante oferece ao manuseio e ao uso.São conhecidos com o nome de pastas, lamas ou slurries os explosivos que resultam da mistura de substâncias oxidantes com materiais combustíveis, pósmetálicos e agentes espessadores, formando um todo gelatinoso. Sua consistência adequada é conseguida com adição de água.As pastas, depois de prontas, não admitem mais água além daquela da formulação, daí porque as pastas se prestam, otimamente, para detonações em furos molhados.As pastas são completamente seguras ao transporte, manuseio e carregamento. As pastas são superiores ao ANFO, todavia bem mais caras. Com o avanço da tecnologia da fabricação e do emprego das pastas, a tendência atual é para uso cada vez mais crescente das mesmas. Estudos diversos têm sido realizados visando-se comparar os custos de desmonte obtidos com o ANFO e com pastas.Obviamente, com furos secos e rochas de baixa tenacidade, o uso do ANFO simples, ou metalizado, se impõe pelas vantagens que apresenta nestas condições.Para rochas duras, a técnica de pasta para carga de fundo e ANFO para carga de coluna se impõe.

11.11 EmbalagensOs explosivos são, geralmente, vendidos em cartuchos cilíndricos de papel, conhecidos popularmente com o nome de bananas. O cartucho de papel, além de servir de embalagem, protege o explosivo da umidade, uma vez que é impermeabilizado com parafina.O cartucho parafinado deve ser considerado como parte integrante do explosivo, uma vez que é consumido na explosão, contribuindo na qualidade dos gases formados. Os diâmetros dos cartuchos são variáveis e são encontrados a partir de uma polegada. O comprimento mais comum é de 8”, havendo na atualidade tendência ao uso de cartuchos mais longos, até 24” ou mais. Cartuchos finos são feitos de papel manilha, parafinado. Cartuchos mais grossos são feitos de papel mais resistentes, enrolado em hélice. Quando carregados no furo, para se obter melhor adensamento, os cartuchos são socados e, para que haja maior facilidade de adensamento da carga, às vezes, abrem-se dois cortes laterais longitudinais em cada cartucho, afim de que o explosivo possa se expandir e encher melhor o furo.O cartucho que leva espoleta não sofre este tratamento, nem é socado diretamente.

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Para evitar estes cortes laterais, algumas fábricas fornecem os cartuchos com furos (picotados), que se abrem facilmente ao serem socados. São, contudo, bastante fortes para resistir ao manuseio. São conhecidos como cartuchos perfurados.Apresentam uma economia de tempo, eliminam o contato manual direto como o explosivo evitam o atrito do explosivo com as paredes do furo e diminuem a possibilidade de engavetamento em carregamento de furos ascendentes. Para grandes diâmetros, os cartuchos podem ser fornecidos com alças, que facilitam o carregamento de furos descendentes.Alguns explosivos, tipo pastas, são fornecidos em tubos finos de plástico, constituindo as chamadas “salsichas”. Alguns explosivos do tipo solto são embalados em sacos tipo cimento, com folhas de plástico internas para resistir a umidade. É uma embalagem apropriada para carregamento integral tipo “coiote”, que consiste no preenchimento de uma galeria ou mais com explosivos para posterior detonação.Os explosivos, encartuchados ou salsichas, são acondicionados em caixas de papelão de 25Kg. A caixa mais empregada é formada de duas peças, fundo e tampa, quase do mesmo tamanho. A vedação é feita com fita adesiva. Para maior impermeabilização, os cartuchos são protegidos por um forro de plástico da caixa. A resistência à compressão da caixa é elevada, resistindo bem o empilhamento.

11.12 Acessórios de detonaçãoOs explosivos industriais têm um certo grau de estabilidade química que os tornam perfeitamente manuseáveis, dentro de condições normais de segurança. Para desencadear a explosão, será necessário comunicar ao explosivo uma quantidade inicial de energia de ativação, suficientemente capaz de promover as reações internas para sua transformação em gases.Uma vez iniciada esta reação, ela se propaga através de toda a massa explosiva.Esta energia inicial provocadora é comunicada sob forma de choques moleculares, oriundos de calor, chispas, atrito, impactos, etc.Os acessórios de detonação são destinados a provocar estes fenômenos iniciais de uma forma segura. Alguns deles são destinados a retardar a explosão, quando isto for desejável.Podemos, pois, dizer que os acessórios de detonação são dispositivos, aparelhos ou instrumentos usados na operação de explosão, para se obter explosão segura e eficaz.Se o acessório iniciador não comunicar uma energia de ativação satisfatória para ocasionar uma iniciação desejável, pode resultar, simplesmente, a inflamação do explosivo, sem detoná-lo.A eficiência da explosão está intimamente ligada ao modo pelo qual foi iniciada, pois, sabemos que, se a energia desenvolvida pelo corpo, pela sua decomposição, for inferior a energia inicial de ativação, a reação não se propagará.Entre os acessórios de detonação vamos abordar:· Estopim de segurança ou, simplesmente, estopim· Espoleta simples· Espoletas elétricas (instantânea e de retardo)· Cordel detonante· Retardos para cordel· Reforçador, ou iniciador (booster)· Explosores

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· Nonel, hercudet e brinel

11.13 Estopim de segurança

O estopim de segurança, ou estopim, é acessório destinado a conduzir chama com velocidade uniforme, para ignição direta de uma carga de pólvora ou detonação de uma espoleta simples.É constituído de um núcleo de pólvora negra, envolvida por materiais têxteis, que, por sua vez, são envolvidos por material plástico ou outro, visando sua proteção e impermeabilização.A trilha central de pólvora é o núcleo do estopim. A sua velocidade de combustão é da ordem de 120 segundos por metro. O estopim foi inventado por William Bickford, em 1931 destinado a iniciação de cargas de pólvora e espoleta simples.Os estopins de segurança podem ser fornecidos em cores diversas: preto, cinzento, laranja, verde, etc, uma vez que devem oferecer contraste com o material a ser desmontado.Considerando a finalidade do estopim e sua estrutura simples, é óbvio que qualquer tratamento que possa danificar o seu núcleo ativo, deve ser evitado, pois pode comprometer seu bom funcionamento. Quando a queima do estopim chega à sua extremidade final, há formação de uma chispa capaz de iniciar um espoleta simples ou pólvora.

Prescrições:As seguintes prescrições devem ser observadas, quando do emprego do estopim:a) Empregar sempre estopim de boa qualidade;b) Em serviços molhados, ou sob a água, usar o estopim indicado para este tipo de trabalho;c) Antes de inserir o estopim na espoleta, recusar cerca de 3 cm de ponta que, eventualmente, possa ter recebido umidade;d) Os estopins devem ser conservados em locais secos e bem ventilados;e) Manusear o estopim cuidadosamente. Fortes flexões podem quebrar a coluna de pólvora, ocasionando a “corrida da chama”;f) O estopim empregado em cada furo deve ser bastante longo para ultrapassar um mínimo de 20 cm a boca do furo;g) O comprimento mínimo do estopim, para detonar cargas isoladas é de 60 cm.

Iniciação:Para se iniciar um único estopim, poder-se-á usar palitos de fósforos comuns e, deve-se afrouxar a pólvora da extremidade e encostar a chama. Entretanto, quando se tem que iniciar diversos estopins será necessário lançar-se mão de recursos mais energéticos e especialmente fabricados para este fim. Os principais são o acendedor de chumbo e o acendedor de vareta.

Explosão usando estopim e pólvora:Para se fazer explodir uma carga de pólvora aconselha-se o seguinte procedimento:1) O furo, que evidentemente é seco, deve estar limpo. Caso contrário, deve ser limpo por sopro de ar ou raspagem;2) Usando-se um pedaço de papel, faz-se um cartucho cilíndrico com o mesmo, com diâmetro inferior ao do furo e fecha-se uma das extremidades com barbante, fita adesiva ou outro procedimento,

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3) Toma-se pedaço de estopim de comprimento suficiente, isto é, cujo tempo de queima proporcione ao bláster tempo para retirar-se e abrigar-se;4) Próximo à extremidade do estopim que vai ser introduzido no furo, dá-se um ou dois nós e faz-se pequenos cortes laterais, inclusive sobre os nós. Estes cortes deverão ser feitos de modo que não decepem o estopim, porque o que se visa com os mesmos é aumentar o fagulhamento lateral;5) Introduz-se a ponta com o nó dentro do cartucho de papel, coloca-se pólvora dentro do cartucho e, em seguida, amarra-se o cartucho ao estopim; está pronta a escorva;6) Coloca-se um pouco de pólvora que vai ser usada dentro do furo, e adensa-se esta pólvora com o atacador, sem socar. Desce-se o cartucho escorva até o fundo do furo, que já contém pólvora. Derrama-se o restante da pólvora e, novamente, adensa-se;7) Tampona-se com material seco o restante do furo e adensa-se também o tampão;8) Evacua-se o local, acende-se a extremidade do estopim e retira-se.A finalidade do cartucho de papel é ancorar o estopim na carga de pólvora. Usandose pólvora em bastão ou tubos, o estopim deverá passar pelos furos, que os mesmos já têm de fábrica. O procedimento é análogo: nó na extremidade do estopim para reter os tubos e pequenos cortes laterais para incentivar o fagulhamento.

11.14 EspoletasEspoletas são acessórios detonantes destinados a iniciar alguns altos explosivos.São dos seguintes tipos:· Espoletas simples· Espoleta elétrica instantânea· Espoleta elétrica de retardo comum· Espoleta MS

Espoleta simplesEste acessório consta de um tubo de alumínio ou cobre, com uma extremidade aberta e outra fechada, contendo em ser interior uma carga detonante constituída por uma carga chamada primária, ou de ignição, cujo explosivo é a azida de chumbo, e uma carga básica de nitropenta.Sendo a espoleta simples um detonador, no qual a carga explosiva está parcialmente exposta, o seu manuseio deve ser muito cauteloso. De um modo geral, a espoleta simples é utilizada para cargas isoladas, ou, quando em fogos simultâneos, como iniciadora do cordel detonante. Presta também para iniciar a pólvora.As espoletas simples são sempre iniciadas com o estopim de segurança. A ponta do estopim a ser introduzida na espoleta, deve estar cortada em esquadro, sem vestígio de umidade e com o núcleo de pólvora intacto. Introduz-se o estopim até que encoste na carga e fixa-se o estopim à espoleta com um alicate apropriado, chamado amolgador. Esta ferramenta permite a união perfeita entre a espoleta e o estopim. Para detonar a espoleta, acende-se a extremidade livre do estopim.As espoletas são fornecidas em caixetas de papelão ou plástico, com 100 a 1000 unidades e embaladas em caixa de madeira, para maiores quantidades.

Explosão usando estopim e espoleta simples

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A) IntroduçãoO emprego da espoleta simples é fácil, mas pode ser causa de dificuldades se não forem seguidas as regras de utilização. Aqui se mostra como colocar o estopim dentro da espoleta, fazer o escorvamento da espoleta no explosivo, carregar o explosivo e acender os estopins para uma detonação segura.B) Colocação do estopim na espoletaO estopim antes de ser colocado na espoleta deve ser cortado no comprimento adequado, que permita o acendimento de todas as espoletas sem grande pressa.Em geral, usa-se 1 m de estopim ou mais; nunca deve-se usar menos de 60 cm.Antes de se iniciar o corte em cada rolo de estopim deve ser tirado fora um pedaço de 5 cm, para prevenir uma possível penetração de umidade.O estopim deve sofrer um corte bem perpendicular à sua direção; para isso deve ser usado um canivete bem afiado. Depois de verificado se a espoleta não contém dentro poeira, serragem ou outras impurezas, enfia-se o estopim até encontrar o explosivo da espoleta. Em seguida faz-se o amolgamento junto à boca da espoleta, nem tão apertado que possa interromper a alma do estopim, nem tão largo que deixe o estopim frouxo dentro da espoleta. Para isto, usar o alicate amolgador apropriado. Nunca se deve amolgar a espoleta com os dentes, pois esta prática além de perigosa não permite um alongamento bem feito.Se o estopim ficou bem colocado, não poderá apresentar vazios entre a sua ponta e a carga da espoleta.C) Escorvamento e carregamentoO processo mais simples de escorvamento consiste em fazer um furo numa das extremidades do cartucho do explosivo e enfiar a espoleta pelo mesmo. Este processo é pouco conveniente pelo fato da espoleta ficar solta dentro do cartucho.Mesmo com o uso de fita adesiva a espoleta não fica perfeitamente presa. O processo mais seguro consiste em fazer um furo inclinado perto de uma das extremidades, enfiar a espoleta pelo mesmo e prender o estopim junto ao cartucho pelo meio de uma fita isolante. Assim não haverá possibilidade da espoleta sair.O cartucho escorvado deve ser o último a entrar no furo e a espoleta deve apontar para o fundo do furo.As espoletas simples devem de preferência ser usadas em local seco. Mas quando isto não é possível, as espoletas devem receber proteção contra a entrada de água, pois o simples amolgamento normalmente é insuficiente. O estopim também precisa ser protegido contra a entrada de água, pois se esta atingir a sua alma, mesmo que não prejudique a sua queima, pode atingir a carga explosiva da espoleta e provocar a sua falha.Uma maneira de impedir a entrada de umidade pela boca da espoleta é untar o espaço entre a espoleta e o estopim com uma graxa resistente à água. Também o estopim deve ser revestido com graxa, se não tiver uma proteção especial contra a água. Contudo, há estopins impermeáveis.D) Acendimento dos estopinsPrecauções especiais devem ser tomadas na hora da detonação, ao se acender os estopins. Se estes não forem todos acendidos a tempo pode ficar alguma espoleta por acender, ou pior ainda, detonar uma espoleta enquanto o pessoal não está todo bem abrigado.Para acender os estopins é necessária uma chama forte. Os estopins podem ser acesos por meio de lamparinas de carbureto ou de outro pedaço de estopim. O acendimento com

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lamparinas de carbureto, muito usado em minas subterrâneas, deve ser efetuado por dois homens no mínimo, para evitar que o apagamento acidental de uma lamparina deixe o homem no escuro na hora do fogo. Outros meios de acendimento como o cigarro, carvão em brasa, vela, etc devem ser evitados. Não se deve demorar no acendimento por motivo de segurança, a não ser que apenas uma espoleta seja acesa (no caso do cordel detonante, por exemplo).O número de homens de que se precisa para acender os estopins varia com a quantidade de espoletas, com o comprimento do estopim (e portanto o seu tempo de queima) e com o modo de acender os estopins. Todos estes fatores precisam ser conjugados de maneira que os homens tenham tempo de sobra para acender todas espoletas e se abrigarem convenientemente.Uma prática segura consiste em se usar uma espoleta de aviso. Esta possui um estopim menor que os demais e é deixada, sem explosivo, em um canto onde a sua detonação não possa causar danos. Esta espoleta é a primeira a ser acesa e o tempo de queima do seu estopim indica o tempo máximo de acendimento das espoletas. Logo que seja ouvida a sua detonação, os homens devem deixar o acendimento, mesmo que alguns estopins não tenham sido acesos e devem procurar abrigo rapidamente. Quando não se usa esta espoleta de aviso, deve haver algum outro sistema que indique aos homens o tempo máximo de permanência no local da detonação.Quando se usa espoleta simples é necessário que todos os estopins já estejam queimando dentro dos furos quando o primeiro furo detonar. Do contrário a detonação de alguns furos poderia lançar algumas pedras que provocassem o corte de outros estopins não queimados, causando várias falhas. O tempo de queima dos estopins dentro dos furos deve ser maior que o tempo de acendimento pelos homens.

Espoleta elétrica instantâneaÉ um acessório ativado à custa da corrente elétrica. Baseia-se no aquecimento, por efeito joule, de uma ponte de fio de alta resistência que, sendo semelhante as lâmpadas de filamentos, torna-se incandescentes pela passagem da corrente elétrica e detona a carga da cápsula.

Estruturalmente, é semelhante à espoleta comum. Um tampão de plástico é firmemente prensado à boca, cuja finalidade é fixar os fios e manter as cargas livres de umidade.Nestas espoletas, o efeito é instantâneo e pode-se obter a detonação simultânea de diversas cargas. A detonação da espoleta provoca a explosão da carga com a qual ela está em contato. A resistência ôhmica, fornecida por tabelas para um determinado comprimento de fios, é a

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resistência total da espoleta, que compreende a resistência dos fios mais a resistência da ponte.Muita embora dita “instantânea”, a ruptura da ponte se fará com maior ou menor rapidez em função da intensidade da corrente.

Espoletas de retardoSão espoletas elétricas análogas às espoletas instantâneas diferenciando-se, tão somente, pela introdução de um elemento de retardo. Este elemento de retardo é constituído por dispositivos, contendo um misto explosivo que ocasiona o atraso da detonação de um intervalo de tempo perfeitamente conhecido. A explosão realizada com retardos produz os seguintes efeitos:· Maior fragmentação· Melhor arrancamento das rochas em túneis· Diminuição dos abalos do solo· Direção calculada da rocha detonada· Direção de séries mais extensas de furosExistem dois tipos principais de espoletas de retardo: a de retardo comum e a de retardo em milissegundos (MS).As espoletas expostas até aqui poderão ter as seguintes aplicações:· Espoletas instantâneas: blocos, matacões, troncos, terra dura.· Espoletas de retardo comum: túneis em geral.· Espoletas MS: bancadas, valetas.

Explosão usando espoletas elétricas1) IntroduçãoO uso de espoletas elétricas, embora não seja prática difícil, exige o respeito a uma série de regras cuja desobediência pode provocar falhas perfeitamente evitáveis.2) EscorvaO primeiro passo para o uso adequado de uma espoleta elétrica é o seu escorvamento. Escorvar a espoleta é o ato de colocá-la dentro do cartucho de explosivo, de maneira que este possa ser detonado pela espoleta. Uma boa escorva exige que a cápsula seja introduzida no cartucho de maneira que não possa sair.3) CarregamentoO cartucho escorvado está pronto para o carregamento. É aconselhável que a escorva seja carregada no fundo do furo e tal procedimento é indispensável quando usa se espoletas de retardo.Nunca se deve socar diretamente o cartucho escorva. É preciso sempre carregar um ou dois cartuchos depois da escorva, antes de realizar o atacamento.4) LigaçõesAntes de fazer as ligações, convém verificar se as pontas dos fios não estão oxidadas e se estão de bom tamanho. Se for necessário, deve ser aumentada a mponta, descascando-se o plástico.As ligações devem ficar isoladas do solo (principalmente se houver umidade), de outros fios, trilhos, canos e tudo o que possa representar caminho para fugas de correntes ou admissão de correntes extraviadas. Os fios das espoletas devem ficar bem esticados.

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Circuitos elétricos para explosãoCom o advento das espoletas elétricas, tornou-se necessário projetarem-se os circuitos de acordo com conhecimentos de eletrotécnica e da tecnologia adquirida com o manuseio dos explosivos no desmonte de rochas.Para a realização de uma detonação elétrica correta, devem-se seguir as seguintes fases:1. Escolha do projeto e cálculo da rede2. Ligação dos fios e proteção das emendas3. Verificação e teste do circuito4. Proteção do circuito contra eletricidade externa, fogo, etc5. Geração e aplicação da corrente necessária à detonação

O cálculo de circuito é baseado na lei de Ohm, ou seja: E = RI, sendo:E = voltagem, em volts (V)R = resistência, em ohms ( )I = intensidade, em amperes (A)

Galvanômetros e explosoresO uso de espoletas elétricas para uma detonação, exige o máximo de diligência de quem vai executar a explosão. É o tipo de “fogo”, no qual as maiores cautelas deverão ser tomadas pelo pessoal da operação. O manuseio das espoletas, o preparo dos cartuchos escorvas, as emendas diversas e outras ligações e isolamentos devem ser esmerados e criteriosamente checados com aparelhos especificamente fabricados para estas finalidades, visando evitar os temíveis “fogos falhados”.

Na atualidade, a tendência é usar-se espoletas elétricas nos casos em que forem insubstituíveis. Felizmente, os avanços têm sido consideráveis e sistemas não elétricos, de rápida montagem, precisos, simples e seguros, têm dado cobertura à maioria dos casos. Como exemplos, temos os sistemas hercudet, nonel e brinel.

a) Galvanômetros: são aparelhos destinados a indicar ou medir corrente elétrica.Amperímetros, voltímetros, ohmímetros são galvanômetros. Os galvanômetros se prestam à checagem individual de espoletas, detectar interrupções de fios, testar circuitos, revelar fugas de corrente e, enfim, vistoriar os circuitos para prevenir uma detonação sem falhas.

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b) Explosores: são aparelhos destinados a gerar a energia destinada a explodir as espoletas elétricas inseridas em um circuito. A explosão se dá por causa da corrente elétrica que estes aparelhos geram e lançam no circuito. A corrente gerada é contínua, em alta voltagem e baixa intensidade. Podem ser considerados dois tipos de explosores: tipo gerador e tipo condensador.

11.15 Cordel detonante

O cordel detonante é um acessório de detonação consistindo, essencialmente, de um tubo de plástico com um núcleo de explosivo de alta velocidade (nitropenta) e de materiais diversos que lhe dão confinamento e resistência mecânica.O cordel detonante é usado para iniciar cargas explosivas simultaneamente, ou com retardos. Difere, portanto, do estopim de segurança que se propõe a conduzir um chama a velocidade constante, muito embora tenham semelhança física.O cordel detonante, por detonação do seu núcleo, faz explodir as cargas com as quais esteja em contato. A sua velocidade de detonação elevada é considerada instantânea para fins práticos.Muito embora a alta velocidade e violência de explosão, o cordel detonante é muito seguro ao manuseio, praticamente impermeável e deve ser usado em todo caso que possa substituir as espoletas elétricas, pelas seguintes razões:1. As correntes elétricas não o afetam;2. Permite o carregamento das minas em regime descontínuo, com o uso de espaçadores;3. Elimina o perigo de falhas e a conseqüente remoção de cargas com espoletas não detonadas;4. É muito seguro, pois, não detona por atrito, calor, choques naturais ou faíscas elétricas;5. Dispensa o uso de galvanômetros, fios e explosor;6. Dispensa mão de obra especializada;7. As espoletas destinadas a iniciá-los não ficam introduzidas nas minas8. Provoca a explosão de toda carga explosiva, ao longo da qual está em contato.A iniciação do cordel se faz com espoletas simples ou instantâneas, firmemente fixadas ao lado do cordel detonante com fita adesiva ou amarradas, e com sua parte ativa, isto é, o fundo, voltado para a direção de detonação.O cordel detonante é praticamente instantâneo. Se houver necessidade de retardos no plano de fogo, teremos que nos servir de retardos para cordel. O que torna o cordel detonante muito mais seguro ao manuseio do que uma espoleta, muito embora a carga básica de ambos seja o nitropenta, é o fato de que, no caso das espoletas, a carga de ignição, que não existe no cordel, é sensível à chama, impactos e fricção.

Explosão usando cordel detonanteO cordel detonante é um estopim de alma explosiva. Com a detonação de uma espoleta em contato com o cordel, a detonação se propaga ao longo deste e a todos os pedaços de cordel que estejam convenientemente ligados a este e se propaga também a todos os explosivos em contato com o cordel.

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Na prática usa-se o cordel detonante introduzindo um ramo dentro do furo de forma a ficar em contato com o explosivo.Este ramo, que é chamado derivação ou ramificação, é amarrado a uma extensão de cordel na superfície, chamada linha-tronco, à qual são presas todas as demais derivações. A linha-tronco prende-se uma espoleta, simples ou elétrica. Com a detonação da espoleta detona toda a linha-tronco e a detonação se propaga desta para todas as derivações, provocando a explosão de todas as cargas colocadas dentro dos furos.O uso do cordel é recomendável em todas as detonações de um modo geral pela sua simplicidade, segurança e funcionamento eficaz. Por isso, o cordel é especialmente indicado nas furações de grandes diâmetros ou onde haja risco de interrupção na coluna de explosivo devido à irregularidade da parede dos furos. Seu uso torna-se indispensável quando é necessário o emprego de cargas escalonadas, ou para iniciação de misturas à base de nitrato de amônio.O cordel detonante é bem mais seguro que as espoletas, pois pode ser manuseado à vontade, receber pequenos impactos e ser friccionado sem perigo de detonação.Também não está sujeito à possibilidade de detonação prematura por correntes elétricas oriundas de raios, curtos-circuitos e outras tais como as espoletas elétricas.Uma das vantagens do cordel detonante é a possibilidade de ser armazenado por longos períodos, mesmo sob temperaturas extremas, sem sofrer deterioração. O cordel pode ser armazenado em depósito juntamente com as demais espoletas ou com os explosivos, indiferentemente. O cordel detonante é apresentado em carretéis com 500 m. No entanto, nem sempre o cordel vem inteiro neste comprimento; às vezes pode vir com uma ou até mais emendas. A etiqueta colada do lado do carretel indica quais os comprimentos dos diversos trechos emendados e, portanto, qual o número de emendas.O cordel deve descer preso a um cartucho, não para garantir a detonação deste, mas para poder ser empurrado para o fundo.Há dois processos usados para realizar a escorva de cartuchos de grandes diâmetros. No primeiro, faz-se a cerca de 5 cm do topo um furo transversalmente ao cartucho, em todo o seu diâmetro, e passa-se o cordel por este furo, dando-se um nó na parte de cima para impedir que se solte. No segundo, fazem-se dois furos nas extremidades do cartucho. O cordel fica atado ao cartucho por meio de uma fita adesiva.O cartucho escorvado, o primeiro a ser carregado, deve ser descido até o fundo do furo. Em seguida corta-se o cordel, deixando para fora do furo um comprimento suficiente para ancorá-lo, amarrando-o a um pedaço de pau, de maneira que a sua ponta não possa cair dentro do furo. O cordel deve ficar bem esticado junto à parede do furo, enquanto o resto do explosivo é carregado. Quando se usa nitrato de amônio, a iniciação deste deve ser feita em pelo menos dois pontos, no fundo do furo e na parte superior da carga. Note-se que não se pode iniciar nitrato de amônio apenas com cordel. Par tal recomenda-se a utilização de “AMPLEX”, iniciador IQM de alta potência.

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As conexões podem ser feitas com nós ou através de conectores plásticos. A ligação com conectores é feita passando o final do cordel por dentro do conector, dando uma volta sobre a linha-tronco e enfiando novamente a ponta pelo conector. Depois é só empurrar o conector, de maneira que a linha-tronco encaixe sobre os dois furos ranhurados.

Retardo para cordel detonanteÀ semelhança das espoletas elétricas, também o cordel detonante poderá sofrer retardos na sua detonação, desde que sejam inseridos em seu circuito, os acessórios de detonação chamados retardos para cordel.O retardo de cordel é um tubo metálico, revestido de plástico, que tem no seu interior um dispositivo retardador. A detonação, iniciada em um dos extremos do cordel, ao passar pelo dispositivo, sofre uma queda de velocidade, enquanto queima o misto de retardo. Terminada esta queima, ele detona o cordel na sua outra extremidade.

11.16 Reforçador, iniciadores (BOOSTERS)Espoletas e cordéis detonantes não têm energia suficiente para detonar explosivos pouco sensíveis como ANFO, algumas pastas e outros. Do mesmo modo, alguns explosivos, mesmo depois de iniciados, apresentam um enfraquecimento da onda de detonação à medida que a mesma avança ao longo da coluna de carga, em virtude da deficiente dimensão do diâmetro do furo, e, por esta razão, para se obter uma detonação eficiente, será necessário intercalar, na coluna de explosivos, elementos que incrementem a energia da onda. Face a estas considerações, é que foram desenvolvidos os iniciadores e reforçadores.

1. Iniciadores: São cargas explosivas especialmente desenvolvidas para iniciarem explosivos insensíveis ao cordel detonante ou às espoletas. Estas unidades, já moldadas de fábrica, apresentam formas diferentes, de acordo com o fabricante e diâmetros variados, para adequação aos furos nos quais vão ser usadas. A carga explosiva é resestida por uma embalagem plástica, e é dotada de um furo central para receber a espoleta, ou cordel detonante, para escorvá-la. O explosivo é, em geral, nitropenta no centro e TNT na periferia. É muito seguro ao manuseio.

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2. Reforçadores: Como foi dito, quando há necessidade de reforçar a onda de detonação, os iniciadores também poderão ser usados, agora, porém, mergulhados na massa explosiva e convenientemente distanciados, conforme os ditames da prática e, no mínimo, dois. 6.18. Sistemas Nonel, Hercudet e BrinelAs explosões podem causar nas vizinhanças do centro de explosão incômodos manifestados pelo barulho, “sopro” e vibrações que emitem. Para atenuar barulho e “sopro”, o uso de espoleta elétrica, que se aloja na massa explosiva no interior do furo, é, sem qualquer dúvida, a melhor solução. Isto porque, o uso de cordel detonante, mesmo com cobertura, ainda é bastante estrondoso, atenuando apenas parcialmente o problema.As vibrações são saneadas com o uso de retardos convenientemente e estrategicamente dispostos, ao mesmo tempo que as cargas explosivas são otimizadas para minimizar os distúrbios.As espoletas elétricas apresentam as desvantagens próprias do acessório, no que tange ao manuseio, correntes induzidas, relâmpagos, rádio freqüência, etc., que podem dar origem a explosão prematura. O cordel detonante é seguro e não apresenta os inconvenientes das espoletas elétricas, contudo, apresentam outras desvantagens além do barulho e “sopro”.Visando contornar as deficiências das espoletas elétricas e do cordel detonante, pesquisas foram e tem sido feitas, buscando-se um modo de iniciação seguro, eficiente, sem barulho e não elétrico. Alguns sistemas já se encontram em pleno uso com sucesso, enquanto outros ainda estão em desenvolvimento. Veremos três deles:

1. sistema nonel: é um tubo plástico transparente, com diâmetro externo da ordem de 3 mm e o interno de cerca de 1,5 mm. O plástico usado no tubo é surlyn, muito forte, sendo o mesmo que reveste as bolas de golfe. O tubo nonel é vendido em pedaços contendo simplesmente explosivo ou, então, em pedaços com uma extremidade selada, e, na outra já com a espoleta, acoplada de fábrica, com retardo conveniente. Em resumo, o sistema nonel funciona à semelhança de estopim de alta velocidade. O sistema nonel goza da mesma segurança do cordel detonante. Baseado neste sistema, outros sistemas estão em desenvolvimento.

2. sistema hercudet: é um tubo plástico resistente e de pequeno diâmetro com uma espoleta especial de cápsula de alumínio, análoga a uma espoleta elétrica de retardo, na qual fios foram substituídos por dois tubinhos de plástico já acoplados, de fábrica, um esquema da espoleta hercudet.

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3. sistema brinel: este acessório foi desenvolvido pela Britanite Indústrias Químicas Ltda. Consta de um tubo plástico de pequeno diâmetro, flexível e resistente, com as paredes internas revestidas por uma substância pirotécnica. A iniciação do brinel pode ser feita a partir da escorva estopimespoleta simples, cordel detonante ou acionador específico, chamado brinel acionador.

11.17 Depósitos de explosivos

Depósitos são construções destinadas ao armazenamento de explosivos (pólvoras, etc), acessórios (ou iniciadores) destes, munições, petrechos e outros implementos de material bélico de uso civil. Quanto aos requisitos na construção dos depósitos, podem estes ser classificados em:

1. Depósitos rústicos: são aqueles de construção sumária, dada a renovação constante de estoque de explosivos neles contidos, sendo constituídos, em princípio, de um cômodo de paredes de alvenaria simples, de pouca resistência ao choque, cobertos de laje de concreto simples ou de telhas, dispondo de ventilação natural (geralmente obtida por meio de aberturas nas partes altas das paredes) e de um piso cimentado ou asfaltado. É o tipo de depósito construído para armazenamento de explosivos e acessórios em demolições industriais (pedreiras, minerações, desmontes)

2. Depósitos aprimorados: (ou paióis) são os construídos visando o armazenamento de explosivos, acessórios destes, munições, petrechos, etc., por longo tempo. São construídos em alvenaria ou concreto, com paredes duplas (com ventilação especial, natural ou artificial) visando à permanência prolongada do material armazenado. Geralmente usado em fábricas, entrepostos e para grande quantidade de material.

Normas para construçãoA escolha do local do depósito ficará condicionada aos seguintes fatores:

1. Terreno: os depósitos devem ser localizados em terreno firme, seco, a salvo de inundações e não sujeito a mudanças freqüentes de temperatura ou fortes ventos. Devem ser aproveitados os acidentes naturais, como elevações, dobras do terreno e vegetações altas. O terreno em redor dos depósitos deve ser inclinado de maneira a permitir a drenagem e ventilação e deve ser mantida em faixa de terreno limpo, com 20 metros de largura mínima.

2. Capacidade de armazenagem: a capacidade de armazenagem de um depósito é função de sua cubagem, das condições de segurança e da arrumação interna, de acordo com as regras de arrumação. Para cada material devem ser observadas as quantidades máximas previstas nas respectivas tabelas.

3. Acesso: Os depósitos devem ser acessíveis aos meios comuns de transporte.Para fixação da localização de um depósito serão obedecidas pelo interessado, as nseguintes normas:1. Indicação de área onde deseja ter o depósito;

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2. Finalidade do mesmo;3. Quantidade e espécie dos produtos que deseja armazenar;4. Obtenção da respectiva permissão da prefeitura local;5. Dirigir-se à autoridade competente.Cabe exclusivamente ao Ministério da Defesa, através de órgão de fiscalização, fixar dentro da área aprovada, o local exato do depósito, condições técnicas e de segurança a que o mesmo deverá satisfazer e quantidade máxima de explosivos, etc., que poderá ser armazenada.As distâncias mínimas a serem observadas com relação a edifícios habitados, ferrovias, rodovias e a outros depósitos, para fixação da quantidade de explosivos que poderá ser armazenada num depósito constam das tabelas de quantidades distâncias. Na cubagem de depósitos levarão em consideração os seguintes fatores:1. Dimensões das embalagens de explosivos (Caixas, etc.) a armazenar;2. Altura máxima de empilhamento, que é 2m;3. Margem de 40%, para permitir a circulação do pessoal no interior do depósito e o afastamento das caixas das paredes, e;4. Entre o teto e o empilhamento deve haver uma distância mínima de 0,70m.Conhecendo-se a quantidade de explosivos a armazenar, face à tabela de quantidade-distâncias, podem-se determinar as dimensões do depósito pelas fórmulas:

Na construção de depósitos devem ser empregados materiais incombustíveis, maus condutores de calor e que não produzam estilhaços. As peças metálicas usadas devem ser de bronze ou de latão.As fundações podem ser de pedra, concreto ou tijolo. Os pisos serão impermeáveis à umidade e lisos, de modo a evitar atrito e facilitar a limpeza.As paredes acima das fundações devem ser de tijolos assentados com massa de cimento no máximo 25% de cal.Fica proibido o uso de tijolos que absorvam umidade ou que se desintegrem facilmente. No caso de paióis ou depósitos permanentes (aprimorados) as paredes devem ser finas e duplas com intervalos vazios entre elas (0,50m).É terminantemente proibida a instalação de luz elétrica no interior dos depósitos. Sua iluminação, à noite, deve ser realizada com lanternas portáteis de pilhas.

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12 – CARREGAMENTO E TRANSPORTE / 12 – CARREGAMENTO E TRANSPORTE /

EQUIPAMENTOS DE INFRAESTRUTURAEQUIPAMENTOS DE INFRAESTRUTURA

12.1 IntroduçãoDe forma geral, a escavação ou movimento de terras, pode ser entendida como o conjunto de operações necessárias para remover a terra em locais que necessitam de uma escavação, tendo em vista um determinado projeto a ser implantado. Assim, a construção de estradas, ferrovias, usinas hidroelétricas, minerações entre outras obras, exigem a execução serviços de terraplenagem prévios, grandes escavações ou movimentos de terra modificando o terreno natural a fim de atender um projeto que se deseja implantar. O aparecimento dos equipamentos mecanizados, surgidos em conseqüência do desenvolvimento tecnológico torna competitivo o preço das grandes movimentações de terras, em razão da alta produtividade e do elevado custo de aquisição de máquinas.

12.2 Ciclo de operaçõesA execução de obras de escavação pode ser distinguir em quatro operações básicas que ocorrem em seqüência ou, às vezes, com simultaneidade:

Escavação ou desmonte: É o processo empregado para romper a compacidade do solo em seu estado natural, através do emprego de ferramentas cortantes ou explosivos.Carga do material do material escavado: Consiste no enchimento da caçamba do material que foi desmontado.

Transporte: Consiste na movimentação do material desmontado do local. Distinguise transporte com carga quando o equipamento está carregado, isto é, a caçamba está ocupada em sua totalidade; transporte vazio é a fase em que a máquina retorna ao local de desmonte.

Descarga: É a execução do despejo do material propriamente dito.Essas operações básicas podem ser executadas pela mesma máquina ou por equipamentos diversos. Exemplificando, um trator de esteira, provido de lâmina, executa sozinho todas as operações acima indicadas, sendo que as três primeiras com simultaneidade. As quatro operações básicas repetem-se através do tempo constituindo um trabalho cíclico e o seu conjunto denomina-se ciclo de operação.Diz-se que uma máquina realiza um ciclo completo, quando a mesma realiza uma série de operações e volta à operação inicial.O tempo de ciclo é o tempo necessário para a realização de um ciclo completo. Estes tempos podem ser fixos ou variáveis dependendo do ciclo e do equipamento.Os tempos fixos são aqueles que não podem ser alterados, pois são constantes na operação, já os tempos variáveis podem ser alterados, resultando em uma otimização da operação.

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12.2.1 Número de Ciclos

No caso de equipamentos de carregamento, o ciclo compreende o tempo total de enchimento da caçamba, posicionamento para descarga e posicionamento para o enchimento da caçamba. No caso de equipamentos de transporte, o ciclo compreende os tempos de carregamento, viagem carregado, manobra, descarga, retorno vazio e posicionamento para carregamento.

12.2.2 Ciclo Básico de Alguns Equipamentos

Carregadeiras: avanço até a frente, carga da caçamba, manobra, avanço até o veículo, descarga, retorno vazio e manobra.

Escavadeiras: carga da caçamba, giro carregado, descarga e giro vazio.

Caminhões: tempo de carga da unidade, tempo de transporte carregado, tempo de manobra e descarga, tempo de retorno vazio, tempo de posicionamento para carga. Analisando-se as seis operações básicas que constituem o ciclo. Verifica-se que este pode ser decomposto numa sequência de movimentos elementares repetidos através dos ciclos consecutivos.

12.3 Cálculo com o tempo gasto para realizar uma operação

12.3.1 Tempo de Ciclo Mínimo (tcmin)

É a somatória de todos os tempos elementares de que resulte no menor tempo de ciclo em que teoricamente a tarefa pode ser executada.

12.3.2 Tempo de Ciclo Efetivo (tcef)

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É aquele gasto geralmente pelo equipamento para executar o ciclo de operação, computados os tempos de parada (tp) que ocorrem necessariamente no decurso de muitos ciclos.

12.3.3 Exercício

a) Um caminhão leva 3 minutos para carregar e manobrar, 35 minutos para transportar (ida e volta), determine o tempo de ciclo efetivo, mas o motorista leva 3 minutos para lanchar e 2 minutos para ir ao banheiro.

b) Um técnico em mineração ficou incumbido de otimizar o tempo de ciclo dos caminhões de uma mina de minério de ferro. Sua primeira tarefa foi cronometrar os tempos em que o caminhão gastava para manobrar e carregar e os resultados foram 3,5; 4 e 3 minutos. O técnico verificou também que os tempos para transporte eram de 30; 45; 41 minutos. Ao entrevistar os motoristas da frota, notou que o caminhão parava em média 10 minutos para os motoristas beberem água, lanche e ir ao banheiro. Os motoristas também disseram que existem uns trechos na estrada que estava com buracos. Determinar o tempo de ciclo mínimo e o tempo de ciclo efetivo. Faça uma conclusão de como você faria para otimizar estes tempos.

12.4 Cálculo de produção de um equipamentoProdução do equipamento (P) é o volume escavado, transportado e descarregado na unidade de tempo, representado pelo produto de volume solto da caçamba (C) pelo número de ciclos (f) efetuado na unidade de tempo (freqüência).

P = C * fMas a freqüência sendo o inverso do período – tempo de ciclo, temos:f = 1 / tcP = C * (1 / tc)P = produção (material solto)A produção máxima ou teórica do equipamento seria:Pmax = Cmax * (1 / tcmin)A produção efetiva seria:Pef = Cmax * (1 / tcef)Pef = C * _ * (1 / tcmin )* RPef = produção, medida no corte.C = capacidade da caçamba, em volume solto._ = fator de empolamento.R = rendimento (ver cálculos no item 6)As unidades mais empregadas são:P (m3/h), C(m3) e t (min)

12.4.1 Exercício

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a) Calcular a produção de um motoscraper, sabendo-se que sua capacidade solta é C = 20m3, e o tempo de ciclo mínimo tcmin = 5seg. Admite-se R = 0,75 e _ = 0,80.

b) Calcular a produção de uma escavadeira cuja capacidade é C = 1jd3 solta. E o tempo de ciclo mínimo tcmin = 30seg. Admite-se R = 0,75 e _ = 0,80.

c) Certa empresa deseja cumprir uma produção de 3000 m3/h. A capacidade máxima da caçamba, em volume solto, é 1,5 jd3 e o tempo de ciclo mínimo é de 30 minutos. Teoricamente é possível cumprir o prazo desejado por pela empresa?

d) Determinar a produção provável de uma carregadeira de esteiras, cuja capacidade da caçamba seja 1,33m3 e o tempo de ciclo básico seja estimado em 0,5 min. O material a ser carregado é terra úmida com fator de carga e fator de empolamento 0,80. O coeficiente de rendimento admitido é 50 / 60.

e) Determinar a produção provável de uma carregadeira de esteiras, cuja capacidade da caçamba seja 1,56m3 e o tempo de ciclo básico seja estimado em 0,8 min. O material a ser carregado é terra úmida com fator de carga1 e fator de empolamento 0,79. O coeficiente de rendimento admitido e 40 / 50.

f) Suponha que você é o técnico de mineração responsável por mina de bauxita e precisa determinar a produção que efetivamente irá sair da mina. Os 12 caminhões disponíveis para escoar a produção possuem 10m3 cada. Por mais eficientes que estes caminhões sejam eles conseguem executar um ciclo em duas horas e o total de minutos perdido a cada ciclo é de 12 minutos. Considere _ = 0,82.

g) Suponha que você é o técnico de mineração responsável por uma pedreira e precisa determinar a quantidade de caminhões de 3m3 de capacidade que serão necessários para escoar a produção de brita igual a 30m3/h. Sabe-se que o fator de empolamento do minério é 0,68 e o tempo de ciclo mínimo de cada caminhão é de uma hora. Outro dado importante é que cada caminhão apresenta perda 10 minutos em média por ciclo com a parada do caminhão para reabastecimento, lanche do motorista pequenas manutenções entre outros.

12.5 Rendimentos da operação ou eficiência

É de máxima importância que a produção seja mantida em ritmo estável. É esta eficiência de trabalho que resulta em maior lucratividade. Fatores devido às paradas, atrasos ou deficiências em relação ao máximo desempenho do equipamento deve-se, entre outros, aos seguintes motivos:

Características do material; Supervisão no trabalho; Esperas no britador; Falta de caminhão; Maior ou menor habilidade do operador; Interrupções para a limpeza da frente de lavra;

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Desmontes de rochas; Capacidade da caçamba; Pequenas interrupções devido aos defeitos mecânicos, não computadas na

manutenção.

Como exemplo, pode-se calcular a eficiência na operação das: Escavadeiras Hidráulicas em geral: 50 min/h 0,83 ou 83%. Escavadeiras a Cabo: 54 – 56 min/h 90 a 92%.

12.5.1 Exercício

a) Calcule a eficiência de um equipamento em que a somatória dos tempos perdidos durante o ciclo de operação é igual a vinte e um minutos e o tempo de ciclo mínimo é nove minutos.

b) Qual o tempo de ciclo mínimo de uma escavadeira hidráulica que possui uma eficiência de 83% e um tempo de ciclo efetivo de 30 minutos.

c) Calcule a eficiência de uma escavadeira hidráulica cujo tempo de ciclo mínimo é de 50 minutos e o tempo de ciclo efetivo é uma hora.

d) Uma mina possui uma escavadeira a cabo que trabalha em uma faixa de tempo de ciclo mínimo entre 54 a 56 minutos, ambos num período de uma hora de tempo de ciclo efetivo. Calcule a faixa de eficiência deste equipamento.

e) Uma carregadeira possui uma eficiência de 0,83 e tempo de ciclo mínimo de 40 minutos. Calcule o tempo perdido desta carregadeira.

12.6 Equipamentos de mineração

Para efeito de estudo dos equipamentos, adotaremos a classificação proposta abaixo:• Unidades escavo-carregadoras;• Unidades de tração (tratores);• Unidades escavo-empurradoras;• Unidades escavo-transportadoras;• Unidades de transporte;

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12.6.1 Unidades Escavo-carregadoras

São os equipamentos que escavam e carregam o material sobre um outro equipamento que o transporta até o local da descarga, de modo que o ciclo completo de operações básicas é executado por duas máquinas distintas. As unidades são representadas e subdivididas de acordo com sua função, embora executam as mesmas operações de escavação e carregamento.

12.6.1.1 Carregadeiras (Pás-carregadeiras)São também denominadas pás-carregadeiras e podem ser montadas sobre esteiras ou rodas. Sobre um trator de esteiras convencional, apenas ligeiramente modificado, são adaptados dois braços laterais de levantamento da caçamba (1), acionados por dois pistões de elevação de duplo efeito (3), alimentados por uma bomba hidráulica de alta pressão que, por sua vez, é acionada por uma tomada de força do motor.

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As carregadeiras de esteira pela razão de conseguirem girar sobre si próprias sem dificuldades são indicadas para a operação em locais de dimensões limitadas. As carregadeiras montadas sobre pneus apresentam certas vantagens e deficiências de operação, se comparada às esteiras. Como vantagem nota-se a velocidade de deslocamento da máquina, o que resulta em grande mobilidade, bem como a possibilidade de o equipamento se deslocar a grandes distâncias pelas suas próprias forças, eliminando o custo elevado e as dificuldades inerentes ao transporte. Por outro lado, a tração sobre pneus revela-se deficiente, especialmente na fase da escavação, pois em consequência dos elevados esforços a serem vencidos pelas rodas motrizes há o risco permanente do patinamento. Além disto, os terrenos fracos, de baixa capacidade de suporte, ou seu umedecimento excessivo, devido às chuvas, causam ainda maiores problemas chegando a impedir o trabalho das máquinas de pneus. Nesse sentido, as máquinas de esteiras são muito menos afetado que as de pneus. Uma carregadeira de pneus moderna tem as seguintes características que objetivam a sua melhor utilização, quando as condições vigentes são desfavoráveis:• Tração nas quatro rodas melhorando substancialmente as condições de operação quanto à falta de tração (patinamento);• Direção articulada permitindo manobras mais fáceis em locais de dimensões reduzidas;• Peso próprio elevado aumentando o peso aderente sobre as rodas motrizes e melhorando, portanto a tração;• Motor colocado sobre o eixo traseiro equilibrando a máquina e fazendo contrapeso à caçamba carregada, melhorando as condições de balanceamento.As várias modificações embora melhorem o desempenho do equipamento de pneus, não conseguem equipará-lo ao desempenho dos equipamentos de esteira sob o ponto de vista operacional e também conduzem ao aumento no custo de aquisição.

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12.6.1.2 Escavadeiras

É um equipamento que trabalha estacionado, isto é, sua estrutura permite apenas o deslocamento, sem, contudo participar do ciclo de trabalho. Pode ser montado sobre esteira, pneumáticos e trilhos, sendo a montagem sobre esteiras a mais usada. A escavação é feita diretamente pela caçamba, que é acionada pelos seguintes elementos móveis: cabos de aço, cilindros hidráulicos, motores independentes. As escavadeiras são diferenciadas pelo tipo de lança utilizado e a lança pode ser colocada ou retirada devido a efetuar certos tipos de escavação. As partes de uma escavadeira podem ser classificadas segundo suas estruturas. A infra-estrutura da escavadeira é a parte composta de um chassi apoiado sobre esteiras e a superestrutura é as partes superiores, que é móvel em torno do eixo vertical. As principais são citadas abaixo:

12.6.1.3 Escavadeira com lança “Shovel”

Tem a caçamba frontal e é equipada com implemento frontal constituído de lança e braço transversal articulado tendo na extremidade caçamba com fundo móvel para descarga do material. É utilizada para escavar taludes situados acima do nível em que a máquina se encontra. Uma das partes principais consta de lança, sustentada pelo cabo, havendo a possibilidade de variar o seu ângulo de inclinação de 35° a 65°, aproximadamente. A altura ótima de corte é a altura ideal do banco no qual trabalhara a maquina. É uma função da capacidade da caçamba, sendo determinada experimentalmente e dada por tabelas. O ideal seria que o gira do braço móvel para permitir o carregamento do material, a caçamba tenha sido completamente enchida. Se o banco é muito baixo o enchimento da caçamba não será completo diminuindo a produção da máquina. Se a altura é excessiva, haverá problemas para a escavação do material situado no topo do banco além dos limites de alcance da máquina. Todas as tabelas das escavadeiras trazem suas produções para um ângulo de giro de 90º. Se este ângulo é superior à máquina perde capacidade de produção. Se o ângulo de giro é inferior a 90º a máquina ganha capacidade de produção. A figura abaixo mostra os mecanismos e partes de uma escavadeira shovel.

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12.6.1.4 Escavadeira com lança “drag-line” (de arrasto)

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É utilizada para escavar em níveis abaixo do terreno em que a máquina se apóia.Como a caçamba neste tipo de equipamento não é fixa, a operação de descarga em caminhões aumenta o tempo de ciclo, causando uma redução considerável na produção, nesse caso é recomendável à descarga em montes sendo feito o carregamento de caminhões por carregadeiras frontais.É um equipamento aplicado em escavação de material pouco compacto podendo escavar dentro d’água e possui um maior raio de alcance. Se o alcance é muito grande as condições de balanceamento são ruins, isso limita a capacidade da caçamba.

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12.6.1.5 Escavadeira com lança “clam-shell” (mandíbula)

Equipado com elemento constituído por duas partes móveis comandadas por cabos que sustentam a caçamba, podendo abrir ou fechar como mandíbulas, possuindo superfície de corte ou dentes. A escavação é feita pela queda da caçamba e posterior fechamento das mandíbulas. Para evitar que a caçamba bata na lança, não se deve operar este equipamento com ângulo vertical superior a 60º.É um tipo apropriado para abertura de valas de pequenas dimensões, principalmente quando há obstáculos como escoramento, tubulações, etc. Tem grande utilidade para escavações dentro da água, sendo empregado em trabalhos de dragagem. A escavação com este tipo de escavadeira é feita com auxilio de um encarregado que comanda a operação. A caçamba é mantida a uma determinada altura do terreno e o operador obedece ao comando do encarregado para descer a caçamba na posição exata da escavação.

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12.6.1.6 Retroescavadeiras

A retroescavadeira ou “back-shovel” é um equipamento semelhante ao “shovel”, diferindo apenas em relação à caçamba que é voltada para baixo, de modo que a escavação se faz no sentido de cima para baixo. As retroescavadeiras são máquinas de capacidade de caçamba relativamente pequena e raio de alcance limitado. Destina-se a escavação abaixo do nível em que se encontram, quando se deseja precisão nas dimensões da cava e maior rapidez de operação. A ação do cabo de elevação facilita o corte em solos mais compactos.

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12.6.2 Unidades de Tração (Tratores)

A unidade de tração (trator) é a máquina básica de terraplenagem sendo de grande importância também nas minerações, atuando como equipamento auxiliar nas operações de lavra, executando acessos, canaletas de drenagem, corrigindo estradas, auxiliando no deslocamento de outros equipamentos, etc. O trator executa a tração ou empurra outras máquinas e pode receber diversos implementos destinados a diferentes tarefas. Essas unidades

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podem ser montadas sobre esteira recebendo a denominação de trator de esteiras ou trator de rodas (ou de pneus).Unidade autônoma que executa tração ou empurra outras máquinas sendo utilizada quase que basicamente no terraplenagem, podendo ser equipando de diversas formas de acordo com as diferentes tarefas. Essas máquinas possuem certas características comuns que devem ser definidas:• Esforço trator: é a força que o trator possui na barra de tração (no caso de esteiras) ou nas rodas motrizes (no caso de trator de pneus) para executar as funções de rebocar ou de empurrar outros equipamentos;• Velocidade: é a velocidade de deslocamento da máquina que depende, sobretudo, do dispositivo de montagem, sobre esteira ou sobre pneus;• Aderência: é a maior ou menor capacidade do trator de deslocar-se sobre os diversos terrenos ou superfícies revestidas, sem haver o patinamento da esteira (ou dos pneus) sobre o solo que o suporta;• Flutuação: é a característica que permite ao trator deslocar-se sobre terrenos de baixa capacidade de suporte, sem o afundamento excessivo da esteira, ou dos pneus na superfície que o sustenta;• Balanceamento: é a qualidade que deve possuir o trator, proveniente de uma boa distribuição de massa e de centro de gravidade a pequena altura do chão, dando-lhe boas condições de equilíbrio, sob as mais variadas condições de trabalho.

12.6.2.1 Tratores de pneusTem como principal características à velocidade de deslocamento que pode atingir 70km/h, o que favorece seu uso em distâncias mais longas, sendo um maior vantagem à redução do tempo de ciclo gerando um aumento de produção. Uma desvantagem deste equipamento é a baixa aderência que provoca o patinamento diminuindo esforço do trator, causando uma menor flutuabilidade, o que limita sua aplicação em solos argilosos úmidos e arenosos muito

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secos. Em conseqüência, o esforço trator disponível fica limitado pela aderência, restringido às aplicações do trator de rodas. Quando as declividades das rampas não são fortes e as condições de suporte e aderência do solo são boas, as máquinas de pneus são insuperáveis, podendo utilizar a sua maior vantagem que é a velocidade elevada, significando maior produção.

12.6.2.2 Tratores de esteirasApresentam elevado esforço trator, conjugado com boa aderência sobre o terreno, permitindo bom trabalho sem haver o inconveniente do patinamento, mesmo com rampa e forte declividade. Podem deslocar-se sobre solos de baixa capacidade de suporte, devido às boas características de flutuação, permitindo o trabalho em locais que nenhum outro veículo poderia fazê-lo. Sua maior desvantagem é a baixa velocidade, que gira em torno de 10km/h. Essa baixa velocidade impede sua utilização em distâncias muito extensas. Os trabalhos que necessitam esforço elevado, com rampas de grande declividade, resultante da topografia acidentada, ou quando executados em terrenos de baixa capacidade de suporte, não importando o fator velocidade, constituem-se no campo de aplicação ideal para o trator de esteiras.

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12.6.3 Unidades Escavo-Empurradoras

Os tratores de esteiras ou de pneus podem receber a adaptação de um implemento que o transforma numa unidade capaz de escavar e empurrar a terra, chamando-se, por isso, unidade escavo-empurradora.

12.6.3.1 LâminasA lâmina tem sua seção curva para facilitar a operação de desmonte e na parte inferior recebe a ferramenta de corte, constituída de peça cortante, denominada faca da lâmina, nela parafusada. Esta montagem só permite a escavação e o transporte para frente.

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Foram criadas as lâminas anguláveis ou “angledozer”, que podem formar ângulos diferentes de 90° com o eixo principal longitudinal do trator. Esta é uma operação criada devido à necessidade de transporte lateral. A principal vantagem da lâmina “anglodozer” está no fato de que o trator, ao se deslocar, lava a terra lateralmente o que facilita a escavação e o seu transporte, especialmente no caso de corte em meia-encosta, formando-se uma leira contínua paralela à direção seguida pelo trator.Em alguns equipamentos modernos a angulagem é feita através de dois pistões hidráulicos de duplo efeito.

12.6.3.2 Escarificadores

Consta de uma ou mais dentes reforçados providos de pontas cortantes, utilizados para romper os solos muito compactos, para depois serem transportados por uma lâmina comum. Dispõe de pistões hidráulicos que forçam os dentes sobre o solo, aumentando a eficiência do implemento. O emprego do escarificador permite desagregar o material anteriormente às operações de corte e carregamento. Desta forma o escarificador pode ser montado em um trator de esteira.

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12.6.4 Unidades Escavo - Transportadoras

As unidades escavo - transportadoras são as que escavam, carregam e transportam materiais de consistência média a distâncias médias.

12.6.4.1 Scraper rebocadoÉ uma caçamba sobre dois eixos, normalmente tracionada por trator de esteiras. As operações por ele executadas são: escavação, carga, transporte e descarga. A escavação é feita através da

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lâmina de corte, que entra em contato com o terreno pelo abaixamento da caçamba do “scraper” ao mesmo tempo em que o avental é levantado. A carga se faz pelo arrastamento do “scraper” e da lâmina, a qual penetra no solo, empurrando-o para o interior do “scraper”. Completada a carga da caçamba, esta é levantada por pistões hidráulicos, ao mesmo tempo em que o avental se fecha, iniciando-se a fase do transporte. Para a descarga, a caçamba é novamente abaixada sem, contudo, entrar em contato com o solo, ao mesmo tempo em que o ejetor é acionado, deslocando-se para frente e ajudando a saída do material.

12.6.4.2 MotoscraperÉ um “scraper” com um único eixo que se apóia sobre um rebocador de um ou dois eixos. O acionamento dos movimentos do “motoscraper” é feito por intermédio de pistões hidráulicos que permitem os movimentos de abaixar e levantar o “scraper” e o giro do rebocador em relação a este. As partes que constituem a caçamba são exatamente iguais às do “scraper” rebocado, bem como os movimentos do avental e do ejetor. O pára-choque traseiro destina-se

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a receber a lâmina do trator “pusher”, que auxilia o “motoscraper” no carregamento, a fim de conseguir uma boa carga, num tempo bastante curto.Este equipamento apresenta a vantagem de possuir uma distribuição de cargas que melhora o seu desempenho quanto à aderência entre as rodas motrizes e o solo, em razão da maior concentração de cargas nestas últimas, o que diminui o seu derramamento na operação de carregamento.

12.6.5 Unidades de Transporte

As unidades transportadoras são utilizadas quando as distancia são de tal grandeza que o emprego de “motoscraper” ou “scraper” rebocado se torna antieconômico. São de grande importância na mineração sendo equipamentos principais nas operações de lavra tanto para o transporte de minério quanto de estéril. Para o transporte de materiais para as grandes distâncias devemos optar pelo uso de equipamentos mais rápidos, de baixo custo, que tenham maior produção, ainda que com emprego de número elevado de unidades. São unidades de transporte:

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12.6.5.1 VagõesSão unidades de porte, com grande capacidade, geralmente rebocados por tratores de pneus semelhantes aos utilizados nos “motoscrapers”. Executam apenas as operações de transporte e descarga, sendo carregados por unidades escavadoras.

12.6.5.2 “Dumpers”São transportadores que se assemelham ao basculante normal, porém, apresentam diferenças em relação a sua estrutura, que é muito reforçada para suportar os esforços surgidos na sua operação. A descarga é feita por basculagem da caçamba, acionada por pistões hidráulicos. O “dumper” possibilita ao veículo se deslocar para frente ou para trás, indiferentemente, com o operador sempre olhando para frente o que auxilia as operações de lavra subterrânea onde a visibilidade é prejudicada pelo pequeno espaço das escavações.

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12.6.5.3 Caminhões “fora-de-estrada”São veículos construídos e dimensionados para os serviços pesados. Por este motivo, são de grande tonelagem e com dimensões que fogem ao normal, impedindo o seu uso em estradas de tráfego normal e restringindo a sua utilização aos canteiros de obras.

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12.7 Outros equipamentos

12.7.1 Guindastes

Os guindastes são equipamentos de içamento de cargas que são montados sobre um veículo. Por isso são também chamados de guindastes móveis. Possuem uma lança conectada à base do veículo que se projeta para adiante do equipamento. A lança possui variados movimentos, podendo formar diversos ângulos com relação a um plano horizontal, variando sua inclinação. Isto permite que o guindaste levante cargas em diferentes posições sobre o solo. Outro movimento possível é o giro da lança segundo um eixo vertical, com um raio de ação que pode se estender a 360° ao redor do guindaste. O içamento da carga se faz pela elevação proporcionada por cabos de aço que pendem da ponta da lança e que transferem o peso da peça para o guincho do equipamento.A distância horizontal entre o centro da máquina e a projeção vertical da carga chama-se raio de operação. Este é determinado pelo comprimento e o ângulo da lança. A capacidade máxima de um guindaste depende de fatores que combinam a resistência do estrutural do equipamento, a capacidade do guincho e a sua tendência de tombar sob o efeito da carga.

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A resistência ao tombamento é propiciada pelo contrapeso, que representa o momento equilibrante. Este momento equilibrante deve superar o momento de tombamento causado pela carga. Ambos momentos são calculados em relação à distância até os apoios do guindaste sobre o solo. O primeiro do centro de gravidade do contrapeso, e o segundo do centro de gravidade da carga. Os guindastes geralmente são dotados de mecanismos de içamento formados por um grupo de roldanas instalado na ponta da lança e outro grupo junto ao gancho. Esta instalação, com diversas voltas do cabo de aço, promove uma redução da carga aplicada no guincho, permitindo o içamento de grandes cargas com redução da velocidade de içamento. Um guindaste é identificado pelo seu tipo e por sua capacidade máxima.Esta capacidade é obtida quando a lança está na configuração de “pé-e-ponta”, ou seja, com o raio mínimo, menor comprimento de lança e o maior ângulo desta com a horizontal.

12.7.2 Tipos de guindastes

Guindastes Treliçados: Os guindastes treliçados são assim denominados por possuírem lança treliçada, de seção quadrada ou triangular, composta por tubos ou cantoneiras. A lança não varia de comprimento por acionamento do operador. Ela exige pré-montagem, pois é dividida em seções: a primeira, conectada ao guindaste, é o “pé”, e a última, de onde pende o cabo de aço de içamento, a “ponta”. Entre o pé e a ponta, podem ser instaladas diversas

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seções treliçadas de comprimento fixo, intercambiáveis, unidas de forma a dotar a lança do comprimento total desejado. O comprimento é escolhido para a situação mais exigente de cada obra, e com este comprimento permanecerá do início ao fim da montagem. O levantamento e abaixamento da lança são feitos por cabos de aço acionados pelo guincho. Existem alguns tipos principais de guindastes treliçados:

Guindastes Veiculares: Este caminhão possui montado sobre chassis, junto à cabina do motorista, um braço hidráulico telescópico com capacidade de levantar cargas e carregá-las sobre sua própria carroceria. Equipamento bastante versátil e de baixo custo, capaz de executar a montagem de pequenas estruturas.

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Guindastes Hidráulicos: Estes guindastes possuem esta denominação porque as mudanças de comprimento e de ângulo da lança são feitas por acionamento hidráulico. Também recebem a denominação de guindastes telescópicos, devido à sua capacidade de variar o comprimento da lança. Dispensam a montagem da lança que já vem acoplada ao equipamento. Apresentam acentuada queda de capacidade aumentando-se o comprimento da lança. Existem três tipos principais de guindastes hidráulicos:• Guindastes Auto-Propelidos - São montados sobre um chassis exclusivo, possuindo somente uma cabina e dois eixos;

Guindastes sobre Caminhão: São montados sobre o chassi de um caminhão, normalmente com cabinas independentes para o caminhão e para a operação. O chassi é ocupado pelo mecanismo de içamento e giro.Para determinar o guindaste mais adequado para a montagem de uma estrutura, sugere-se a seguinte sequência:a) Calcular a carga líquida, ou seja, o peso da peça mais pesada a ser içada;b) Calcular a carga bruta, determinando o peso de todos os acessórios de içamento como moitão, cabos de aço, ganchos, manilhas, etc.c) Escolher a melhor posição para o guindaste levando-se em conta as condições de acesso, o menor raio possível nas posições inicial e final da peça;d) Anotar os valores do maior raio no trajeto, carga bruta e da altura de montagem considerando os acessórios;e) Levar estes parâmetros para diversas tabelas de guindastes e escolher aquele que atende com uma folga de pelo menos 20%. O coeficiente de segurança do equipamento não deve ser levado em conta nesta margem;f) Repetir os itens a) a d) acima para a peça mais distante, levando-se em conta as dificuldades de acesso do guindaste, a altura de montagem e o comprimento de lança resultante;g) Levar estes novos parâmetros para a tabela do guindaste escolhido e verificar se continua atendendo com uma folga de pelo menos 20%;

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h) Repetir os itens a) a d) acima, para a segunda e terceira peça mais pesada, que estejam localizadas em pontos distantes, levando-se em conta as dificuldades de acesso do guindaste, a altura de montagem e o comprimento de lança necessário;i) Levar estes novos parâmetros para a tabela do guindaste escolhido e verificar se continua atendendo com uma folga de pelo menos 20%;j) Caso contrário, repetir o procedimento para um guindaste de maior capacidade.

12.8 Seleção de equipamentos de lavra

O principal objetivo na seleção de equipamentos é o de assegurar, na medida do possível, que a mina seja provida de recursos para capacitá-la a fornecer minério da melhor qualidade, a um baixo custo por tonelada, para a usina de tratamento por um longo e contínuo período.A seleção de equipamentos de mineração é um dos fatores de grande importância nas etapas de transformação da lavra de um bem mineral em uma operação economicamente viável. Deste modo, a seleção dos equipamentos deve ser tratada com muito cuidado, de modo que decisões incorretas nesta etapa podem prejudicar um projeto ou um planejamento ótimo da geometria do pit e estabilidade dos taludes.O principal objetivo na seleção de equipamentos é o de assegurar, na medida do possível, que a mina seja provida de recursos para fornecer minério da melhor qualidade, a um baixo custo por tonelada, para a usina de tratamento por um longo e contínuo período. Para uma boa escolha dos equipamentos o processo de seleção deve ser divido em algumas etapas, citadas abaixo:• Tipo de equipamento exigido;• Tamanho e/ ou número de equipamentos;• Tipo específico do equipamento;• Especificações dos equipamentos (desempenho, manutenção);• Seleção dos fabricantes ou fornecedores.Na lavra os custos de operação dos equipamentos de carregamento e transporte representam mais da metade do total do custo da operação. Para controlar estes custos, a seleção correta dos equipamentos é essencial. Um dimensionamento preciso da frota de equipamentos de lavra é de grande importância.A seleção e utilização dos equipamentos podem frequentemente tornar uma operação mineira lucrativa ou inviabilizá-la. Para a definição do tipo de equipamento e sistema a serem utilizados para o manuseio de minérios a médio ou longa distância, diversos aspectos devem ser considerados e avaliados, entre os quais, capacidade manuseada, distância de transporte, topografia do terreno, infraestrutura disponível na região, interferências com o meio ambiente e economicidade.Particularmente, no caso dos equipamentos de lavra que trabalham em operação conjugada, o problema assume maiores proporções, pois o dimensionamento incorreto da frota de um dos tipos de equipamentos comprometerá, obrigatoriamente, o desempenho dos equipamentos da frota dependente. Este dimensionamento, das frotas de equipamentos que operam conjugadamente, deve ser feitos de modo integrado.

12.8.1 Custo operacional

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Os custos operacionais horários são aqueles incorridos enquanto o veículo está trabalhando incluem os seguintes itens:

Por causa da variação no custo do operador de um local para outro, use sempre a taxa salarial vigente em sua região, ou a taxa local onde a máquina vai operar. O custo do operador deve incluir não somente o salário direto, mas também as Obrigações das Leis Sociais.

12.8.2 Tipo de equipamento exigido

Para se escolher o tipo de equipamento nesta 1ª etapa de seleção dos equipamentos de lavra, um grande número de informações sobre a jazida, o esboço do pit e operações devem ser conhecidas. Com relação ao corpo do minério e usina de tratamento, faz-se necessário conhecer o tipo de processo utilizado, a massa de minério a ser tratada por dia ou por hora e o grau de controle de qualidade requerido para a alimentação da usina. Os fatores que dizem respeito ao minério e precisam ser conhecidos são:• A taxa alimentação de minério, requerida e permitida, pela usina, por carregamento individual, por hora, por turno, por dia etc;• A blendagem requerida para controle do teor do minério ou balanço dos constituintes do mesmo;• Tipo de segregação requerida para evitar misturas indesejáveis;• A rota e a distância percorrida pelo minério;• A diferença de cota entre o ponto de carregamento e o ponto de descarga do minério;• No caso do estéril o problema é de certo modo mais simples, entretanto deve-se saber:• A relação estéril/minério;• A forma como o estéril ocorre no jazimento, se externo ou sobre o corpo, se intercalado etc.Deve-se conhecer, ainda, a natureza física do minério e do estéril, tais como, densidade in situ e empolada, compatibilidade, umidade, dureza, abrasividade, grau de fragmentação, resistência à compressão etc.Em geral os equipamentos de lavra estarão envolvidos nas atividades de desmonte, carregamento e transporte do minério e estéril da mina.

12.8.3 Tamanho e/ou número de equipamentos

Uma vez selecionados os tipos de equipamentos que atendam as condições específicas do trabalho, é importante selecionar também o porte destes equipamentos, que irão operar conjugadamente, visando uma maior eficiência global, bem como para evitar que os cálculos do dimensionamento sejam feitos para alternativas que, de antemão, já se mostrem incompatíveis. A compatibilização deve basear-se em restrições físicas, que são a altura da

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bancada e o alcance da descarga condicionadas ao porte do equipamento. Observadas estas restrições, a compatibilização dos equipamentos em operação conjugada deve atender a outros fatores que irão afetar diretamente a eficiência da operação. Fatores esses diretamente relacionado ao equipamento. O tamanho e a quantidade de cada equipamento são duas questões que devem ser estudadas de forma a minimizar a quantidade e maximizar a utilização do equipamento. Como forma de minimizar a quantidade de equipamento pode ser sugerida algumas questões:• Uma perfuratriz para cada escavadeira;• Uma escavadeira para cada tipo de material, isto é, uma para minério e outra para estéril;• Três ou quatro caminhões para cada escavadeira.• Um jumbo para cada frente• Entretanto, existem numerosos fatores a serem considerados em cada caso, como por exemplo:• É possível reduzir o número de perfuratrizes se uma máquina de capacidade suficientemente alta e de alta mobilidade é adotada;• Mais carregadeiras podem ser necessárias, se é exigido blendagem ou segregação;• O número de caminhões é usualmente ditado pela distância de transporte, e, idealmente, nem deve um caminhão esperar para ser carregado, nem deve uma escavadeira esperar por um caminhão vazio.Todo um esforço deve se feito para maximizar a utilização de um equipamento e seu tempo de vida útil, considerando que os custos operacionais são altos e continuarão a subir, devido a grande crescimento do mercado de mineração. Existe uma grande diferença no investimento inicial em equipamentos de diferentes tamanhos, mas os investimentos em manutenção e operação são aproximadamente os mesmos. Este é um ponto importante na hora de investir em equipamentos.

12.8.4 Tipo Específico de Equipamento

Nesta fase de seleção de equipamentos de lavra, a experiência é de suma importância, sob todos os aspectos. Especificações de fabricantes serão de muita utilidade, mas devem ser usadas prudentemente. Por outro lado, certos detalhes técnicos e dados de desempenho dos equipamentos somente serão encontrados nos impressos dos fabricantes, conhecidos como catálogos.

12.8.5 Descrição Detalhada das Especificações dos Equipamentos

O objetivo da descrição detalhada das especificações é assegurar que o equipamento desejado corresponderá àquele necessário e que terá condições de desempenhar as funções desejadas. É interessante saber que as especificações dos equipamentos por dos fornecedores devem permitir ao comprador significativas comparações sobre custos, características e especificações de qualidade. As especificações dos equipamentos devem ser descritas em duas etapas para melhor atingir o resultado desejado.A primeira deve descrever características como desempenho, capacidade, força, peso, tamanho etc. A segunda etapa deve descrever separadamente todos os itens desejáveis de um equipamento ideal, que permita melhor operação de forma segura e econômica, uma fácil

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manutenção e baixos custos de reparos. Esta etapa deve incluir também alternativas para o equipamento especificado, tais como pneus ou esteiras, diferentes motores etc.Estas etapas devem permitir uma fácil comparação quando se refere ao levantamento de custos das várias máquinas e ainda uma avaliação de investimento inicial, desempenho e custos operacionais das várias unidades, que precisam então ser relacionadas a todos os fatores econômicos da operação.

12.8.6 Seleção do Fabricante

Um cuidadoso estudo das diversas propostas recebidas dos fabricantes permitirá uma análise comparativa em relação a custos e adaptabilidade técnica. Este estudo deve incluir detalhes sobre a facilidade ou a dificuldade de manutenção e reparos dos equipamentos. É importante pesquisar no mercado sobre a reputação dos fabricantes e não deixar de recolher opiniões sobre os vários fabricantes e fornecedores, principalmente em relação aos serviços técnicos prestados, disponibilidade e custos de peças e garantias.

12.8.7 Seleção em Relação ao Valor Atual

Um dos critérios de seleção dos equipamentos consiste em se determinar os valores atuais das vários desembolsos decorrentes durante a vida da mina. Para cada uma das alternativas tecnicamente viáveis deve haver uma determinada taxa anual de desconto e uma alternativa que apresente menor valor atual. É necessário fazer um estudo comparativo destas alternativas existentes, onde os investimentos e os custos operacionais sejam considerados durante toda a vida da mina e sejam referentes a uma produção constante determinada no planejamento de mina. Após dimensionamento dos equipamentos, calcula-se o custo operacional correspondente a cada alternativa. Tais custos referem-se ao minério à entrada do britador primário, neles incluídos os relativos à remoção de estéril. Assim são determinados:• Custos operacionais anuais para cada alternativa;• Investimentos a serem realizados ao longo da vida da mina, resultantes da reposição de equipamentos retirados de operação por terem atingido os limites de suas vidas úteis;• Datas de reposição da cada equipamento, para as dadas alternativas. Torna-se, então possível montar um cronograma financeiro, onde aparecem os desembolsos a serem realizados durante a vida da mina, ano por ano. Estes desembolsos são constituídos pelo investimento inicial, pelas reposições e eventuais ampliações do número de equipamentos, pelas perdas de equipamentos, aos quais se dá um valor residual e que aparece como entrada de caixa e pelos custos operacionais que podem ser crescentes com a vida da mina, no caso em que as distâncias de transporte tornam-se maiores, exigindo um maior número de equipamentos de transporte. Com base nos cronogramas financeiros de cada alternativa, determinam-se os respectivos valores atuais, a uma determinada taxa de desconto. A alternativa que apresentar um menor valor atual será a escolhida. A solução final tomando-se em conta todos os fatores econômicos será baseada então no balanço dos seguintes fatores:• Investimentos;• Adaptabilidade técnica;• Considerações de manutenção e reparos;• Aprovação dos fabricantes ou fornecedores;• Valor atual.

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12.9 Dimensionamento das equipes – cálculo de verificação do prazo de execução

Após a seleção dos equipamentos mais indicados para realizar economicamente as tarefas, será necessário determinar o número de unidades capazes de cumprir o prazo fixado ou supondo-se que esteja estabelecido o número de unidades disponíveis, verificar se o prazo fixado será executado ou não. No primeiro caso, teremos um cálculo de dimensionamento de equipamentos e no segundo um cálculo de verificação. Sendo P (prazo em dias corridos) estabelecida para a conclusão do trabalho e t o turno diário de atividade (em h/dia), podemos determinar a produção média diária Qm (m3/dia) que deverá obrigatoriamente ser atingida pela expressão:

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12.10 Fator de utilização do equipamento

Fator aplicável sobre as horas disponíveis do equipamento. Corresponde à parcela em que o equipamento está em operação. Alguns dos fatores que influem na utilização de um equipamento são:• Número de unidade ou porte maior ou menor que o requerido;• Paralisação de outros equipamentos;• Falta de operador;• Deficiência do operador;• Condições climáticas que impeçam a operação dos equipamentos;• Desmontes de rocha na mina;• Preparação das frentes de lavra.

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Exercício

a) Uma empresa de mineração não trabalha, sábado, domingo, Natal, Ano Novo, dia das Mães, Dia dos Pais. O dia de expediente é de oito horas, calcule o número de horas que esta empresa trabalha em um ano. Certo caminhão desta empresa gasta uma hora e meia por mês com reparos na oficina. Você é o técnico responsável a fazer um relatório onde terá que calcular o fator de utilização deste equipamento, sendo assim demonstre estes cálculos.

b) A mesma máquina do exercício anterior, em operação fatura R$8.000,00 por hora de serviço. O mesmo caminhão novo custa R$1.500.000,00. Calcule quanto tempo de serviço é necessário para se pagar um caminhão novo. Calcule quanto o caminhão do exercício anterior deixou de faturar durante o tempo que esteve na oficina?

12.11 Fator de disponibilidade do equipamento

A palavra disponibilidade é extremamente flexível e a sua correta determinação é primordial para os cálculos de rendimento em longo prazo. Fatores tais como má organização da mina, condições de trabalhos adversas, operações em vários turnos e manutenção preventiva e corretiva inadequadas poderão reduzir a disponibilidade do equipamento.

12.11.1 Disponibilidade física

Representa a percentagem do tempo que o equipamento fica à disposição da produção sem que necessariamente esteja em operação. Corresponde à parcela das horas programadas em que o equipamento está apto para operar, isto é, não está à disposição da manutenção.

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13 – DEPÓSITO DE ESTÉRIL13 – DEPÓSITO DE ESTÉRIL

13.1 Considerações IniciaisO estéril é um agregado natural composto de um ou mais minerais, retirado da mina para liberar o minério e desprovido de valor econômico. É o produto minerado, mas que não é processado antes do destino em pilhas de estéril. (Robertson et al., 1985).Segundo McCarter (1985) e McCarter (1990), no passado, pouca consideração era dada em projetos e construções de pilhas de estéril. O estéril removido nos trabalhos de lavra era simplesmente basculado em ponto de aterro, nas encostas ou terrenos no entorno das minas, formando pilhas de maneira desordenada, em condições precárias de estabilidade. Esses locais eram chamados bota-fora. As aplicações dessa prática resultaram em dispendiosos remanejamentos, questionável estabilidade, desastres ecológicos, perda de equipamentos, instalações, e até fatalidades.Robertson et al, (1985), Vandre (1985), Wahler (1979) e McCarter (1990) discutem que em meados da década de 1970 ou início de 1980 iniciou-se a disposição controlada, os novos depósitos de estéril passaram a ser planejados e os depósitos mal formados,recompostos, buscando-se a recuperação ambiental das áreas degradadas pela mineração. Hoje, além das exigências de ordem ambiental, questões sociais e de segurança também são questionadas, tornando-se o trabalho mais rigoroso.No Brasil, o planejamento e o projeto de uma pilha estão sujeitos a aprovações de órgãos ambientais e reguladores, apesar de se exigir muito pouco no processo de investigação e projeto. A norma ABNT NBR 13029 (2006), recentemente revisada, especifica os requisitos mínimos para a elaboração e apresentação de projeto para disposição de estéril.É necessário que um projeto de pilha de estéril seja executado de maneira adequada, atendendo à empresa de mineração e aos requisitos básicos definidos pelas normas de segurança e proteção ambiental.

13.2 Aspectos Gerais de Pilhas de EstérilPlanejar, construir e operar pilhas de estéril são algumas das atividades normais de uma empresa de mineração. As pilhas de estéril constituem uma das maiores estruturas geotécnicas feitas pelos homens, sendo de fundamental importância seu planejamento. Os custos associados a essas estruturas normalmente representam parcela significativa nos gastos de uma mina (Couzens,1985).

13.2.1 Planejamento

O planejamento de uma pilha de estéril não é tão detalhado como um projeto de lavra, mas o desenvolvimento de uma mina depende em geral da remoção de estéril.Deste modo, realizar estudos e acompanhar a construção de pilha de estéril pode significar uma medida importante, evitando problemas técnicos e econômicos no empreendimento mineiro como um todo (Couzens, 1985).Cada local e projeto de disposição de estéreis são únicos, e condições específicas podem ditar um número significativo de investigações geotécnicas e condicionantes de projeto.

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Geralmente, investigações específicas para disposição de estéril não são realizadas durante a fase inicial de explotação da mina, mas informações básicas coletadas na fase de explotação, como topografia, geologia, hidrologia, clima, etc., podem ser avaliadas e utilizadas na fase de planejamento (Eaton et al., 2005).A fase de planejamento compõe-se de algumas etapas como a fase de explotação, fase de pré viabilidade, fase de viabilidade e projeto preliminar.A fase de exploração de uma mina é a etapa em que a maioria das informações é coletada, e, geralmente para o planejamento de uma pilha, são utilizados os dados obtidos nesta fase (Eaton et al., 2005).Segundo Welsh (1985), a fase de pré-viabilidade compreende a etapa de aquisição de informações específicas sobre os locais prováveis para disposição do estéril procurando obter um reconhecimento preliminar das áreas pré-selecionadas, buscando dados referentes à geologia, à topografia, à vegetação, à hidrologia, ao clima e possíveis informações arqueológicas, como também projetos relevantes ou publicações (fotos aéreas, mapas geológicos, relatórios de estações climáticas). Além disso, são também determinados os dados básicos sobre a disposição do estéril, como a quantidade, o tipo do material, a origem e os métodos propostos para manejo e disposição.Do ponto de vista ambiental, duas questões devem ser consideradas. A primeira trata-se de um estudo prévio das áreas disponíveis para disposição do estéril. É necessário conhecer os locais pré-selecionados e verificar se esses são destinados a parques (nacional, estadual ou municipal), à reserva ecológica, se é um sítio arqueológico ou histórico, se é nascente de alguma bacia hidrográfica. Esses locais devem ser identificados, pois necessitam da liberação de órgãos competentes. A segunda refere-se à descrição e classificação dos possíveis impactos ambientais, causados pela pilha de estéril. O local escolhido deverá ser aquele onde os impactos ambientais sejam preferencialmente mínimos.O sistema de classificação é uma ferramenta de planejamento, pois propicia realizar classificações preliminares dos possíveis locais para disposição do estéril, tornando-se possível comparação entre estes locais quanto ao potencial de instabilidade, e estabelecendo o nível de esforço de investigação, projeto, construção e monitoramento necessários para cada local de acordo com a cada classe encontrada.A seleção de um local para construção de uma pilha de estéril envolve algumas considerações de ordem econômica, técnica e ambiental. Esses fatores devem ser primeiramente analisados em separado, para em seguida serem avaliados em conjunto, a fim de se determinar um local, onde os objetivos econômicos e técnicos (por exemplo, a estabilidade) sejam maximizados e os impactos ambientais minimizados.Por outro lado, esses fatores são inter-relacionados, a importância de um depende fundamentalmente do nível de estudo adotado na avaliação dos demais (Bohnet, 1985).As últimas etapas do planejamento são a fase de viabilidade e o projeto preliminar.Na primeira são conduzidos estudos para o projeto preliminar, além de tratar de questões específicas esboçadas no estágio anterior, submetidas ao órgão ambiental. Nesta fase realizam-se investigações de campo para obter uma melhor avaliação das condições do local e sua adequabilidade, além de se determinar as características do material de fundação (resistência ao cisalhamento, durabilidade, composição química) e de materiais que vão compor a pilha (Eaton et al., 2005).

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O projeto preliminar deve conter informações detalhadas como planos preliminares para a disposição de estéril, avaliações das condicionantes ambientais, impactos potenciais, estratégias de mitigação destes impactos e parâmetros de projeto para que possa ser submetido a avaliação dos órgãos competentes. Finalizado, o projeto deve ser submetido à avaliação dos órgãos competentes. Finalizado, o projeto deve ser encaminhado ao órgão ambiental para concessão da licença e caso algum problema seja identificado, a licença não é concedida até que sejam realizados os estudos necessários para a complementação do mesmo e passar a etapa subsequente.Depois de passar por todas as etapas descritas acima, entra-se na fase de desenvolvimento do projeto executivo, em que são delineadas todas as características da pilha, desde suas características geométricas, passando pelo dimensionamento da drenagem interna e superficial até a proteção final das bermas e o acabamento paisagístico (ABNT, 2006). Uma questão importante a ser considerada refere-se à análise da estabilidade da pilha. Essa análise baseia-se em dados obtidos durante os estudos preliminares. São avaliadas várias hipóteses de ruptura para as diversas situações das pilhas, sob diferentes condições hidrogeológicas. A estabilidade é um aspecto que deve ser assegurado durante todas as fases de uma pilha.

13.3 Construção de Pilha de EstérilFinalizada a etapa de elaboração do projeto, passa-se à fase de construção. De um modo geral, a formação ordenada de uma pilha de estéril deve compreender os seguintes pontos básicos:

13.3.1 Preparação da Fundação

A limpeza da cobertura vegetal, caso a pilha seja construída em área de mata densa ou floresta, deve ser executado (ABNT, 2006).De acordo com Eaton et al. (2005), os depósitos espessos de solos orgânicos ou turfosos devem ser removidos favorecendo assim a estabilidade, pois estas camadas podem funcionar como uma superfície desfavorável entre o terreno de fundação mais resistente e o material da pilha. Quando os depósitos de solos moles são pouco espessos e a remoção seria a opção óbvia, análises devem ser realizadas a fim de se verificar se o processo de disposição de estéril deslocará ou adensará, suficientemente, o terreno de fundação fraco. Caso positivo, a remoção ou outras medidas de remediação podem ser evitadas.No local deverão ser executados os serviços de drenagem e desvio dos cursos d´água existentes. Os drenos de areia/pedregulhos podem ser uma alternativa nos casos de áreas com urgências ou solos úmidos, direcionando a água para uma vala coletora. Os drenos de fundo podem consistir em colchões ou valas preenchidas de pedregulhos. Onde se espera grandes vazões, tubos perfurados podem ser instalados de modo a garantir maior vazão (Eaton et al., 2005). Um dreno de pedras de mão pode ser necessário no pé de empilhamentos de estéreis em vale fechado.

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http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=ewHAtAgga0PZ1M&tbnid=haQeDWW2ch6NAM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.albinoflores.com.br%2F2013_01_01_archive.html&ei=TjGvUeumG8yv0AGL04CIDQ&psig=AFQjCNFs38sN0Ja3gKZR-jnqy2iGO7-sqQ&ust=1370522155036210

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Em qualquer caso, os benefícios e o desempenho dos drenos devem ser avaliados sempre que possível e acompanhados no tempo por meio de monitoramento.A formação de um aterro para adensar o solo de fundação é uma alternativa à remoção e à drenagem de solos fracos e saturados. Esses pré-carregamentos consistem, tipicamente, de aterros de 10 a 15 m (Eaton et al., 2005).

13.3.2 Controle de Água Superficial

Segundo McCarter (1990), as pilhas de estéreis frequentemente cobrem grandes áreas e certos cuidados precisam ser estabelecidos no sentido de controlar a água superficial. A água superficial deve ser manejada de modo a impedir a saturação dos taludes expostos, prevenindo o desenvolvimento de superfície freática dentro da pilha, protegendo a estrutura contra a perda de finos por “piping”, além de minimizar erosões superficiais ou o desenvolvimento de rupturas por fluxo de água nas superfícies dos taludes.A água superficial proveniente da precipitação ou de outras fontes deve ser coletada e direcionada para canais de escoamento ao redor da estrutura, ou conduzida por drenagem interna.Desvios da água superficial são frequentemente viáveis em pilhas construídas em encostas ou em áreas planas, mas são difíceis de serem incorporados no caso de pilhas em vales fechados e curtos e aterros que cruzam vales extensos.A plataforma de disposição da pilha deve ter um caimento de 1-2% a partir da crista para direcionar a água coletada para uma valeta situada na parte posterior da plataforma (Eaton et al., 2005).Dreno de fundo de enrocamento é uma alternativa viável e econômica frente a canais de desvios de superfície, que são construções caras e de difícil manutenção.Os drenos de fundo de enrocamento são geralmente aceitáveis, no caso de fluxo de até 20 m³/s (Eaton et al., 2005).

13.3.3 Método Construtivo

A disposição de estéril é feita normalmente por meio de camadas espessas, formando uma sucessão de plataformas de lançamento espaçadas a intervalos de 10m ou mais. A estabilidade do aterro pode aumentar, controlando a largura e o comprimento das plataformas, e o espaçamento vertical entre elas. Entre as plataformas deixam-se bermas, tendo como finalidades o acesso, auxiliar na drenagem superficial e controle de erosão, além de suavizar o talude geral da pilha (Eaton et al.,2005).A pilha pode ser construída de forma descendente ou ascendente. A construção é preferida porque cada alteamento sucessivo é suportado pelo anterior, cujo comportamento pode ser documentado e compreendido.Qualquer ruptura terá de passar pelo banco anterior, que também atua como apoio para o pé do talude do banco e fornece certo confinamento para os solos de fundação. Outro ponto positivo é que o pé de cada banco é suportado em uma superfície plana, ou seja, na berma superior (Eaton et al., 2005).A construção de pilha pelo método ascendente pode dar-se de duas formas por camadas ou por bancadas, Na construção por camada a pilha vai sendo desenvolvida em horizontes com

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espessura de até 1,5m (camada), já na construção por bancada a pilha vai desenvolvendo na altura de um banco (10,15,20m, por exemplo).

A construção descendente, não é recomendada porque a camada posterior é suportada no pé do talude anterior. Neste caso, as condições de fundação e os taludes do terreno natural na região do pé da pilha frequentemente são quem controlam a estabilidade.

http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=_ogy40E3WirWdM&tbnid=K9GOGWHNkapUrM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.revistaminerios.com.br%2FPublicacoes%2F4372%2FTratores_de_esteira_sao_competitivos_na_descobertura_de_xisto.aspx&ei=ADWvUePmH8rL0wGgioCQDA&psig=AFQjCNGxdCRiqawi_26Q_XTvob-V_Dvzmw&ust=1370523142166671

http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=_ogy40E3WirWdM&tbnid=IbajjvWLRNkyaM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.revistaminerios.com.br%2FPublicacoes%2F4372%2FTratores_de_esteira_sao_competitivos_na_descobertura_de_xisto.aspx&ei=nzSvUf6mFqLE0gHxrICoCg&psig=AFQjCNGxdCRiqawi_26Q_XTvob-V_Dvzmw&ust=1370523142166671

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A construção ascendente permite que sejam deixados terraços ou bermas. Resultam quando em alteamentos sucessivos a disposição não se estende até a crista da plataforma anterior, deixando assim uma berma. Essas podem ser deixadas em todas as plataformas ou em algumas selecionadas.A construção descendente pode ser melhorada com o uso de “wrap-arounds” (contrapilhamento). Essa alternativa de projeto consiste em executar a expansão do aterro inicial com outro aterro descendente em elevação mais baixa (equivalente a um banco) servindo como contraforte do aterro anterior. Evidentemente que esse tipo de alternativa melhora e muito a estabilidade da pilha construída com o método descendente. As plataformas ou bermas ficam localizadas a intervalos de 20 a40m e podem ter caimento para baixo (Eaton et al., 2005).

13.3.4 Operação

A disposição do estéril deve ser feita preferencialmente ao longo do comprimento da crista, de modo a fazer desta a mais longa possível, minimizando a taxa de avanço de elevação do aterro, o que favorece a estabilidade. A disposição deve ser planejada de modo a tirar o máximo proveito das condições geomorfológicas do terreno, particularmente onde o avanço

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da disposição ocorre sobre terrenos muito íngremes (BC Mine Waste Rock Pile Research Committee, 1991).No desenvolvimento de uma pilha, a disposição deve ser feita em vários setores, não utilizando um único local. O uso de várias frentes permite a suspensão temporária em setores com excessiva subsidência, até que condições favoráveis se estabeleçam. O monitoramento do comportamento do aterro durante a disposição é um fator crítico no sentido de se estabelecer uma taxa adequada de alteamento da pilha (BC Mine Waste Mine Rock Research Committee, 1991).Algumas restrições de operação devem ser obedecidas no desenvolvimento da pilha. O desempenho da estrutura deve ser monitorado visualmente em todo o tempo e por meio de instrumentos. Quando ocorrer alguma subsidência anormal e esta atingir um limite especificado por hora ou por dia, medidas devem ser impostas, tais como suspensão de disposição, redução na taxa de disposição ou o uso de material grosso selecionado (Eaton et al., 2005).Materiais rochosos grossos e duráveis devem ser colocados em ravinas e gargantas, no leito de cursos d`água bem definidos e diretamente sobre terrenos íngremes.Isto aumentará a resistência ao cisalhamento do contato e permitirá uma drenagem de fundo. Os materiais de baixa qualidade, friáveis e finos devem ser colocados nas porções mais elevadas da pilha, mas fora de zonas de escoamento superficial. Uma outra maneira de trabalhar com os materiais de qualidade ruim é dispô-los em células de uma maneira organizada, de modo a não formar uma zona favorável de ruptura (BC Mine Waste Rock Pile Research Committee, 1991).Nos locais onde a estabilidade da pilha é difícil de ser prevista, a disposição inicial deve ser realizada como um teste, de forma a permitir verificações das hipóteses de projeto. A geração de por opressão e taxas de dissipação são muito difíceis de serem previstas de forma acurada, com base apenas em ensaios de laboratório. Portanto, medidores de por opressões devem ser instalados em fundações problemáticas de modo a permitir a preparação de um modelo de desenvolvimento de por opressões que reflita as medidas de campo.A pilha deve ser projetada, considerando também os objetivos de longo prazo a serem exigidos pela reabilitação. Isso pode reduzir os custos, aumentar a estabilidade de curto prazo na construção e proporcionar menos problemas operacionais. Os objetivos da reabilitação devem incluir garantia de estabilidade de longo prazo, controle de erosões no longo prazo, garantir que a água liberada pela pilha no meio ambiente seja de uma qualidade aceitável e que o uso da terra futuro e as metas de produtividade sejam alcançados (Bohner & Kunze, 1990).

13.3.5 Interação entre Projeto e Construção

O projeto de uma pilha é algo interativo. Assim que a construção de uma pilha é iniciada, ela deve ser monitorada e seu projeto revisado, baseando-se no desempenho documentado da estrutura. É de boa prática que pilhas de grandes dimensões e mais complexas recebam inspeções periódicas de auditores externos.Informações detalhadas e suficientes para o projeto completo de uma pilha, principalmente as de grande porte, são de difícil obtenção anteriormente à construção; por isso a interação entre projeto e construção é muito importante.

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Informações sobre as taxas de movimentação da pilha, taxa de subida da crista, qualidade do material, condições meteorológicas e piezométricas, vibrações causadas pelo desmonte de rochas e topografia original devem ser registradas e convenientemente guardadas.

13.4 Estabilidade física de pilhas de estérilOs fatores considerados são os seguintes:· Configuração da pilha;· Inclinação do talude de fundação e grau de confinamento;· Tipo de fundação;· Qualidade do material da pilha;· Método de construção;· Condições piezométricas e climáticas;· Taxa de disposição;· Sismicidade.A configuração e as dimensões da pilha têm uma relação direta com a estabilidade.A altura da pilha, por exemplo, está ligada à carga que será exercida sobre um determinado terreno de fundação. As variáveis geométricas primárias são a altura, o volume e a inclinação geral do talude.Em relação à inclinação do terreno de fundação e o grau de confinamento, a situação mais favorável é a formação côncava dos taludes em vale fechado (confinamento 3D); já a menos favorável seria uma formação convexa dos taludes de fundação como no caso de aterros de crista.As condições de fundação são fatores-chave na estabilidade geral da pilha e a causa mais comum de ruptura. Nesse sentido, classificam-se as fundações em competente (fundação igual ou mais resistente que o aterro), intermediária (resistência entre competente e fraca) e fraca (capacidade de suporte limitada).Características do material do aterro, como textura, resistência ao cisalhamento e durabilidade são também muito importantes em relação à estabilidade da pilha.Os materiais mais favoráveis são aqueles constituídos por materiais grosseiros, de rocha dura e durável, com pouco ou nenhum fino. Os menos favoráveis são materiais de capeamento ou rocha muito intemperizada com grande porcentagem de finos.O método construtivo contribui também para a estabilidade, sendo o mais favorável o método ascendente (empilhamento ascendente) em formas de bermas, e o pior, o método descendente em talude único (bota-fora). A construção em que se dá preferência para a expansão da pilha na direção das curvas de nível (para o lado, na direção do vale) favorece mais a estabilidade do que perpendicular a elas (para baixo).As condições piezométricas e climáticas são outros fatores importantes para estabilidade, sabendo-se que a água pode entrar no aterro, seja por infiltração direta, água superficial, ou como percolação subterrânea. Uma situação de desenvolvimento de freática dentro do aterro, por exemplo, será sempre uma condição adversa.Altas taxas de subida do aterro podem resultar em geração de excesso de poro pressões, contribuindo para a instabilidade, além de dificultar o adensamento do material.A sismicidade natural, causada por abalo sísmico no Brasil geralmente é baixa, mas as vibrações causadas por desmonte de rocha pode ser um fator a ser considerado.

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13.5 Avaliação de riscoRisco pode ser definido como o produto do perigo pela exposição, onde o perigo pode ser medido em termos de frequência ou probabilidade de ocorrência e a magnitude de um evento adverso, e a exposição pode ser medida em termos de proximidade do perigo, período de exposição e impacto potencial.

13.5.1 Riscos para Pilha de Estéril

Para pilha de estéril, o perigo pode ser de duas origens: a estabilidade física do aterro (p.ex. perigo de uma ruptura) e a estabilidade química (p.ex. potencial para geração de drenagem ácida). O sistema de classificação, como exposto acima, trata dos aspectos da estabilidade física da pilha. Embora o sistema de classificação de pilha produza um significado relativo para avaliação da probabilidade (e possível magnitude) de instabilidade, ele não traz as medida de exposição plausível. Por isso, o sistema não pode ser considerado como um sistema de avaliação de risco. Para um tratamento mais completo de risco, alguns meios de quantificação de instabilidade são necessários. É esperado que pesquisas sobre características do espalhamento/corrida de massa rompida sejam interpretadas, analisando a exposição e permitindo ao final uma avaliação de risco.

13.6 Normas Regulamentadoras de Mineração – NRM 19

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14 – TOPOGRAFIA14 – TOPOGRAFIA

14.1 TopografiaHá registros de que se praticava topografia, no antigo Egito, nos anos de 1.400 aC, quando se procurava delimitar as áreas produtivas que ficavam às margens do RioNilo.Etimologicamente, significa “Descrição do lugar”. Do grego Topos, lugar e graphein, descrever. Por definição clássica, Topografia é uma ciência baseada na Geometria e Trigonometria, de forma a descrever (medidas, relevo) e representar graficamente(desenho) parte da superfície terrestre, restritamente, pois não leva em consideração a curvatura da Terra. O objetivo do estudo da topografia é a obtenção das dimensões (lineares, angulares, superfície), contornos (perímetro) e posição relativa (localização em relação a uma direção de referência) de uma parte da superfície terrestre.A topografia tem como finalidade a representação gráfica (gerar um desenho) dos dados obtidos no terreno sobre uma superfície plana. A esta se dá o nome de Planta ou Desenho Topográfico.

14.1.1 Importância e aplicação

A topografia é uma atividade básica para qualquer serviço de engenharia. Não é uma atividade “fim” e sim uma atividade “meio”, isto é, não se faz um levantamento topográfico e para por aí. Este levantamento terá uma finalidade, p. ex., execução de uma Barragem, rede elétrica, irrigação, loteamento e outros. Quanto aos campos de aplicação tem-se: as Engenharias: Civil, Mecânica, Ambiental, Florestal; Agronomia; Arquitetura e paisagismo; Controle geométrico e execução de obras.Impossível imaginar um complexo minerário sem a topografia. Desde o início, ainda no levantamento geológico, e em seguida marcando os furos para sondagem, é impossível executar estas etapas do processo sem o auxílio da topografia.Definido o corpo mineral, a topografia entra auxiliando e marcando pontos da prospecção e planejamento de mina, definindo locais de depósitos, pit final, instalações mecanizadas e toda a infraestrutura necessária.Iniciada a operação propriamente dita, a topografia é de suma importância nas marcações de avanço das escavadeiras, contatos rochosos contaminantes, alterações de teores na mesma frente de lavra, drenagens pluviais, conferindo a altura dos bancos, depósitos de estéreis, marcação de rampas e acessos, greides das estradas e demais serviços auxiliares de elétrica, mecânica e setores afins.Enfim, desde a descoberta do corpo mineral, todo o planejamento, operação, e até a exaustão da mina e a recuperação das áreas degradadas, a topografia é uma “atividade meio” indispensável ao eficiente andamento dos trabalhos.

14.1.2 Limite de atuação

De uma maneira geral (varia de acordo com diversos autores), considera-se o limite de 50 km, a partir da origem do levantamento. A Norma NBR 13.133/94 – Execução de Levantamento

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Topográfico, da ABNT, considera um plano de projeção limitado a 80 km (item 3.40-d, da Norma).Consideremos a superfície terrestre de forma circular e observemos o plano topográfico que é suposto plano, até os limites adotados, conforme figura a seguir, adotando o Raio Terrestre de 6.370 km.Desta forma, tem-se:

14.1.3 Divisões da topografia

A topografia tem 03 (três) divisões básicas: Topometria, Taqueometria e Topologia, além da Fotogrametria e Agrimensura. Há uma corrente de autores que defendem que estas duas últimas, pela sua abrangência, terem certa independência, isto é, serem ciências à parte.TOPOMETRIA: é o conjunto de métodos e procedimentos utilizados para a obtenção das medidas (distâncias e ângulos) de uma parte da superfície terrestre. Pode ser divida em:

PLANIMETRIA: procedimentos para obtenção das medidas num plano horizontal; Altimetria (Hipsometria): idem, num plano vertical;

TAQUEOMETRIA (medida rápida): é parte da topografia que se ocupa dos processos de obtenção das medidas horizontais e verticais, simultaneamente, baseado no princípio da Estadimetria e trigonometria de triângulo retângulo. Esse processo é mais utilizado em terrenos de relevo ondulado, acidentado.

TOPOLOGIA: É a parte da topografia que se ocupa do estudo e interpretação da superfície externa da terra (relevo), segundo leis que regem a seu modelado. É a parte interpretativa da topografia.

FOTOGRAMETRIA: é uma ciência baseada da arte da obtenção fidedigna das medidas através de fotografias. Pode ser:· Terrestre: Complementam a topografia convencional; Restauração de fachadas de prédios antigos (arquitetura);

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· Aérea (Aerofotogrametria): bastante utilizada para grandes extensões da superfície terrestre (trabalhos de reconhecimento, estudos de viabilidade, anteprojeto); restituição aerofotogramétrica.

AGRIMENSURA: (medida agrária); trata dos processos de medição de superfícies do terreno, divisões de terra segundo condições pré-estabelecidas. Há uma corrente de autores que a colocam independente da topografia, pela sua abrangência.

14.1.4 Modelado terrestre

Para entendermos a forma da terra é importante verificar a ciência que abrange a superfície da terra como um todo, e esta se chama Geodésia, que atua além do limites da Topografia.

14.1.5 Geodésia

É uma ciência que se ocupa dos processos de medição e especificações para o levantamento e representação cartográfica de uma grande extensão da superfície terrestre, projetada numa superfície geométrica e analiticamente definida por parâmetros que variam em número, levando-se em consideração a curvatura terrestre.

14.1.6 Diferenças entre topografia e geodésia

Então, conhecendo-se as definições das duas ciências, pode-se elaborar as seguintes diferenças entre elas:

FORMA DA TERRAVárias são as formas técnicas de identificação da Terra, porém todas são muito aproximadas: natural, esfera, elipse e a convencionada internacionalmente, que é o Geóide.

FORMA NATURAL: É a forma real da terra que vem sendo estudada através de observações por satélite (imagens espaciais) e gravimetria (medidas do campo gravitacional). E ainda não se tem um modelo com parâmetros que a identifiquem.

FORMA ESFÉRICA: Forma mais simples da terra, sendo utilizada para efeito de determinados cálculos na Topografia e Geodésia.

FORMA DE UMA ELIPSE DE REVOLUÇÃO (ELIPSÓIDE): Como a terra tem a forma arredondada e achatada nos pólos, há uma indicação, confirmada por observações espaciais, que ela se aproxima de uma Elipse. Esta é a superfície de

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Referência usada para cálculos geodésicos, pois há parâmetros matemáticos de sua geometria, como Equação da Elipse, achatamento, excentricidade. Este elipsóide é gerado a partir da rotação em torno do eixo menor.

GEÓIDE: Originada do elipsóide, convencionou-se dar um nome efetivamente relacionado com a Terra, e este nome é o Geóide, sendo definido como a superfície eqüipotencial (sobre mesma ação gravitacional) do Nível Médio dos Mares (NMM) em equilíbrio, prolongada através dos continentes.

14.2 PlanimetriaÉ um conjunto de métodos, procedimentos e equipamentos necessários à obtenção das medidas lineares e angulares num plano horizontal. É uma subdivisão da topometria. Inicialmente, vamos nos preocupar com os processos de medição de distâncias, que são dois: Processo Direto e Processo Indireto.

14.2.1 Processo de medição direta

É aquele em que a distância é obtida percorrendo-se efetivamente o alinhamento a ser medido com um instrumento comparativo de medida, denominado de DIASTÍMETRO. Então, deve-se estar sobre o alinhamento com um acessório graduado para se ter a distância. Além do

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diastímetro, deve ser usado um acessório chamado Baliza, que é uma haste de metal ou fibra, de comprimento de 2,0 m, cuja função é dar condições de alinhamento para os operadores.

14.2.2 Diastímetro

Sendo um instrumento de uso na medição direta, podem-se citar vários tipos de Diastímetro: Trenas, Cabo de Agrimensor, Corrente de Agrimensor, entre outros. Os dois primeiros são os mais usados em Topografia. AS TRENAS: São fitas de material tipo PVC, Fibra de Vidro, Aço (revestido por nylon) e de ínvar (invariável), que é uma liga de aço e níquel; Podem ser de vários tamanhos (1 a 50m) e de vários fabricantes (Eslon, Starret, Lufkin, Mitutoyo).São acondicionadas em um estojo que as protegem e facilitam o manuseio. As mais precisas são as de aço e ínvar;

CABO DE AGRIMENSOR: são de PVC ou Fibra, de comprimento de 20 a 100 m, e não são protegidas (nas medições são enroladas no antebraço do operador). Uso restrito para alguns serviços em topografia;

CORRENTE DE AGRIMENSOR: em desuso para serviços topográficos, devido ao material constituinte pelo seu peso (aço, ferro), dificultando o manuseio. São vários elos interligados entre si, com 20 cm cada. O comprimento pode chegar a 50 m.Desta forma, com os acessórios já destacados e, sabendo-se que, na natureza um terreno é dependente do seu relevo, plano, ondulado, acidentado, as medidas a serem efetuadas diretamente, segundo o tipo de terreno, tem determinados procedimentos.

MEDIÇÃO EM TERRENO SUAVE (APROX. PLANO)Em terrenos suaves, para se medir um alinhamento procede-se conforme a seguir.Seja um alinhamento AB.

PROCEDIMENTO: Um operador de ré (A), com o auxílio de um outro, ou não, segura o diastímetro e outro operador posiciona-se em C com uma baliza. Neste momento com a

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medida d, as três balizas devem estar perfeitamente alinhadas (ACB), confere-se mais uma vez a distância e, então, fixa-se a baliza em C.Com a baliza em C fixa, este será o novo operador de RÉ, e quem estava em A vai para o ponto D, alinha-se novamente CDB e confere a medida d, e assim sucessivamente. A medida x será o que faltar até chegar no ponto B, sendo, portanto, menor que d.A medida d é comumente chamada de trenada, e em geral, equivale a 20 m. logo a distância de AB será: DAB = 3 x d + x. Deve-se ter alguns cuidados na medição direta:O diastímetro deve ficar sempre na horizontal;As balizas, quando posicionadas devem ficar bem verticalizadas e perfeitamente alinhadas, não sair do alinhamento definido pelas extremidades.

14.2.3 Medição em terreno íngreme (inclinado)

Realiza-se basicamente como no caso anterior, quanto ao procedimento, a diferença está na trenada, que deve ser menor (5m < d < 10 m).

14.2.4 Práticas de medição com diastímetro

Dependendo da situação, no campo, podemos precisar medir ou prolongar, alinhamentos, definir um alinhamento perpendicular a outro ou mesmo ter uma idéia da medida de um ângulo. Isto poderá ser conseguido simplesmente com a ajuda de um diastímetro e balizas.

14.2.5 Medidas de alinhamentos

Acessórios: Diastímetro, balizas, piquetes, tachas, marreta, tinta vermelha, e estacas.Seja medir um alinhamento AB (de A para B) e depois BA (de B para A); denomina-se AB = vante e BA = ré.Coloca-se uma baliza no ponto A e outra no ponto B; depois outra baliza a intervalos regulares (trenada, em geral 20 m), entre A e B.

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14.2.6 Estaqueamento

Definição: é o processo de implantação ou demarcação gráfica, ou no terreno, de uma medida de comprimento através da Estaca – distância horizontal correspondente a 20 metros, em geral. O estaqueamento é bastante utilizado na topografia: em estradas, loteamentos, adutoras, canais. Uma estaca é identificada pela parte inteira (múltiplos de 20) e a parte fracionária (valores em metros menores que 20). Est. XX + XX,XX Inteira Fracionária (ou Intermediária)Exemplos: Est. 12 +15,32; 251 + 19,96; Est. 0 + 0,47.

14.2.7 Principais fontes de erros na medição de distâncias com diastímetro

Tensão: decorrente da força aplicada às extremidades do diastímetro. Esta força varia de 8 a 12 kgf; tem influência na catenária;

Temperatura: decorrente das condições atmosféricas/clima, influenciando na dilatação (temperaturas altas) ou contração (temperaturas baixas) do diastímetro;

Catenária: curvatura que o diastímetro faz devido a seu peso;

Desvio Lateral: afastamento lateral em relação ao alinhamento a ser medido;A baliza no ponto C está fora do alinhamento. Este erro é pequeno, pois é percebível por quem informa a condição de alinhamento.

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Desvio vertical: inclinação do diastímetro durante a medição; O diastímetro deve ficar o máximo possível na horizontal.

14.2.8 Goniometria – medição de ângulos

Para se medir um ângulo com precisão (uso do teodolito) entre dois alinhamentos, há dois processos: o Direto e o Indireto.PROCESSO DIRETO: é aquele em que a medida angular é obtida em função do ângulo de Flexão (ângulo entre dois alinhamentos consecutivos, no ponto comum); é o ângulo efetivo entre dois alinhamentos;

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Com o instrumento estacionado sobre o ponto B, visa-se primeiro o ponto A (ré) e depois o ponto B (vante). O ângulo lido deverá ser Ø.

14.3 Estudo do teodolitoO Teodolito é um goniômetro de precisão destinado a medir ângulos horizontais e verticais em Topografia e Geodésia. Variam de forma, procedimentos para utilização de acordo com os fabricantes. E podem ser classificado quanto ao tipo e Desvio- Padrão de suas leituras (valor angular).

CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO TIPO DE LEITURALeitura direta: a leitura dos ângulos (graduação - escala de leitura) é exposta na periferia (corpo) do aparelho, é vista diretamente na parte externa do teodolito; são teodolitos mecânicos.

Prismáticos: Também conhecidos por analógicos ou mecânicos. A leitura é feita com auxílio de espelhos em forma de prismas, localizados dentro do aparelho, que refletem a leitura da graduação indicando o ângulo medido. A escala graduada chama-se Limbo ou Círculo Graduado.

Taqueômetros: São instrumentos que, além de medir ângulos, possuem a característica de medir, distâncias horizontais e verticais, indiretamente, através de um dispositivo integrado ao aparelho (fios de retículo) e outros acessórios (Mira, trigonometria do triângulo retângulo). É ideal para terrenos acidentados, relevos íngremes. Podem ser teodolitos mecânicos ou eletrônicos.

Eletrônicos: Decorrentes do grande avanço tecnológico na área de informática e eletrônica. Os ângulos são lidos diretamente em visor com display de cristal líquido (LCD), leitura digital. Funciona à bateria ou pilhas. Pode ser usado em todo o tipo de relevo e oferece ótimas precisões. Estes instrumentos podem medir ângulos digitalmente ou ângulos e distâncias digitalmente. Quando estes vêm com um equipamento internamente que mede eletronicamente distâncias entre pontos – Distanciômetro, recebem o nome de ESTAÇÃO TOTAL.

14.4 PoligonalDEFINIÇÃO: é um conjunto de alinhamentos consecutivos constituído de ângulos e distâncias.

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14.4.1 Classificação quanto à natureza (tipos)

Poligonal aberta: é aquela em que o ponto de partida não coincide com o de chegada. Pode estar apoiada ou não na partida ou na chegada. Neste tipo de poligonal não há condições de se verificar a precisão (rigor) das medidas lineares e angulares, isto é, saber quanto foi o erro angular ou linear. Nos serviços, podemos aplicar essa poligonal é usada para o levantamento de canais, estradas, adutoras, redes elétricas, etc;

Poligonal fechada: é aquela em que o ponto de partida coincide com o de chegada.Pode estar apoiada ou não (partida). Nessa poligonal há condições de se verificar o rigor/precisão das medidas angulares e lineares, ou seja, podem-se determinar os erros cometidos e compará-los com erros admissíveis (tolerância). Nos trabalhos de campo, utiliza-se para projetos de loteamentos, Conjuntos habitacionais, levantamentos de áreas, usucapião, perímetros irrigáveis, etc;

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15 – MEIO AMBIENTE15 – MEIO AMBIENTE

15.1 O meio ambiente e a poluição

Introdução

A palavra “poluição” vem do latim poluere e significa sujar, corromper, profanar. É qual quer tipo de alteração das características originais do ambiente, capaz de prejudicar os seres vivos que nele habitam. Podemos dizer, portanto, que o desequilíbrio ecológico de uma de-terminada região não é provocado apenas pela extinção de uma espécie, mas também pela poluição desse ambiente, que é bastante prejudicial.O conceito de poluição é ainda apresentado no art. 3o da Lei no 6.938, de 31/08/81, que trata da Política Nacional de Meio Ambiente, cujo trecho transcrevemos a seguir

Art.3o – Para os fins previstos nesta Lei, entende-se por:I – meio ambiente, o conjunto de condições, leis, influências e interações de ordemfísica, química e biológica, que permite, abriga e rege a vida em todas as suas formas;II – degradação da qualidade ambiental, a alteração adversa das características do meio ambiente;III – poluição, a degradação da qualidade ambiental resultante de atividades que diretaou indiretamente:a) prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população;b) criem condições adversas às atividades sociais e econômicas;c) afetem desfavoravelmente a biota ;d) afetem as condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente;e) lancem matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais estabelecidos;IV – poluidor, a pessoa física ou jurídica, de direito público ou privado, responsável,direta ou indiretamente, por atividade causadora de degradação ambiental;V – recursos ambientais, a atmosfera, as águas interiores, superficiais e subterrâneas, osestuários, o mar territorial, o solo, o subsolo, os elementos da biosfera, a fauna e a flora.Quando substâncias tóxicas e microrganismos patogênicos são lançados no ambiente,eles acarretam a poluição dos recursos naturais, resultando em prejuízos para a saúde do serhumano. Dizemos, nesses casos, que há contaminação.

15.2 Contaminação da água

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A água é indispensável ao homem, pois todos nós dependemos dela para sobreviver. Elaé nossa bebida e alimento. É usada para a higiene, é fonte de energia, é matéria-prima, é viade transporte e, ainda, é usada para atividades recreativas.Do total de água existente no mundo, cerca de 97% são de água salgada, e os 3% restantessão de água doce, sendo que 2,15% estão nas geleiras e apenas 0,85% nos rios, lagos e lençóissubterrâneos. Mas dessa água doce, apenas 0,0081% tem qualidade para ser consumida. Ob-serve essa distribuição na Figura 1.

Considerando esses dados e, ainda, a importância da água para todos os seres vivos,torna-se cada vez mais necessário conhecer bem as fontes disponíveis desse recurso naturalestratégico, para então controlar suas formas de utilização e sua qualidade, de modo a racio-nalizar seu uso e evitar problemas futuros. Somente a partir de uma utilização mais controla-da e responsável é que os recursos hídricos terão sua renovação garantida e estarão disponí-veis no futuro. Mas o gerenciamento da água está se tornando cada vez mais difícil, tendo emvista o crescente consumo desse recurso em todo o mundo, devido ao aumento da populaçãomundial e da produção industrial.

Hoje, em termos mundiais, o maior consumo de água se dá na agricultura, para a irriga-ção, que utiliza 65% do total do planeta. Em seguida vem a indústria, que consome 25%, e por fim, as atividades domésticas, que registram um consumo de 10% de água.

15.3 O ciclo da água

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A água está ao nosso redor, ainda que nem sempre possamos perceber isso claramente. Ela está no ar, como chuva, gelo,vapor ou neblina. Ou, então, nos lagos, correntes, rios, mares e geleiras.Quando bebemos um copo d’água ou enchemos um balde com a água limpa e fresca deum rio, essa água é nova para nós. Mas, na verdade, ela não é nova. A água que temos emnosso planeta é a que sempre tivemos e a que sempre teremos. Nós não produzimos água. Oque ocorre é que esse recurso tem sido reciclado uma ou outra vez, desde o começo do uni-verso, por diversas formas. Esse processo natural de reciclagem da água é o que chamamos deciclo da água, um movimento contínuo em que a água vai da terra para o ar e, depois, volta doar para a terra.

Como você deve ter percebido, o ciclo da água acontece da seguinte maneira: a água queestá nos mares, oceanos, lagos, rios e plantas se evapora pela ação da luz solar. Esse vapor écondensado, ou seja, transforma-se em líquido, voltando à Terra em forma de chuva. As águasdas chuvas podem sofrer escoamento superficial no solo, infiltração, escoamento subterrâ-neo ou evaporação. Quando então evapora, a água retorna para a atmosfera, completando-seo ciclo.

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15.4 Resíduos sólidosA contaminação do solo é ocasionada, em grande parte, pelos resíduos sólidos.Mas o que é um resíduo sólido?Um resíduo é, em outras palavras, um lixo. E lixo, de acordo com o Dicionário de AurélioBuarque de Holanda, é “tudo aquilo que não se quer mais e se joga fora; coisas inúteis, velhase sem valor”.Já para a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), lixo é definido como “restosdas atividades humanas, considerados pelos geradores como inúteis, indesejáveis oudescartáveis, podendo-se apresentar no estado sólido, semi-sólido ou líquido, desde que nãoseja passível de tratamento convencional”.O lixo sólido e o semi-sólido constituem os resíduos sólidos, cuja definição, de acordocom a Norma NBR-10004, da ABNT, é a seguinte: “resíduos nos estados sólido e semi-sólidosque resultam de atividades da comunidade de origem industrial, doméstica, hospitalar, co-mercial, agrícola, de serviços e de varrição”.Nessa mesma definição também estão incluídos como resíduos sólidos:

_ Os lodos provenientes de sistemas de tratamento de água e os gerados em equipa-mentos e instalações de controle de poluição; e

_ Os líquidos que não podem ser lançados na rede pública de esgotos ou nos rios, lagose mares, como é o caso dos óleos minerais, por exemplo.Vemos, assim, como é grande a variedade de resíduos sólidos. É disso que trataremosneste novo capítulo, classificando os resíduos em função de sua origem e dos riscos que re-presentam para o homem e o meio ambiente, bem como analisando sua destinação egerenciamento.Os resíduos sólidos podem ser agrupados em: doméstico, comercial, público e domicili-ar especial. Veja o que caracteriza cada um desses grupos.

Resíduo doméstico – é produzido nos domicílios residenciais e inclui, entre outros:papel, jornais velhos, embalagens de plástico e de papelão, vidros, latas e resíduosorgânicos, como restos de alimentos, trapos, folhas de plantas ornamentais.

Resíduo comercial – compreende o resíduo produzido em estabelecimentos comer-ciais e varia de acordo com a natureza da atividade. Os restaurantes e hotéis produ-zem, principalmente, restos de comida; os supermercados e lojas, embalagens; osescritórios, sobretudo, grandes quantidades de papel. O resíduo comercial tambémé gerado pela indústria, pois ela produz lixo de escritório e resíduos provenientes da limpeza de seus pátios e jardins.

Resíduo público – é constituído de resíduo proveniente de varrição, capina, raspa-gem etc. dos logradouros públicos (ruas e praças) e de móveis velhos, galhos gran-des, aparelhos de cerâmica, entulhos de obras. Também incluem os materiais inú-teis que a população deixa nas ruas ou que são retirados das residências por meio do

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serviço de remoção especial.

Resíduo domiciliar especial – inclui entulhos de obras, pilhas, baterias, lâmpadas flu-orescentes e pneus. Os entulhos de obra, também conhecidos como resíduos daconstrução civil, só estão enquadrados neste grupo devido à grande quantidade emque são gerados e, também, pela importância que sua recuperação e reciclagem vêmassumindo no cenário nacional.

Grandes e pequenos geradores de resíduosTanto o grupo de resíduo comercial de um modo geral como os entulhos de obras, emparticular, podem ser divididos em dois subgrupos: o de pequenos geradores de resíduos e ode grandes geradores.

O regulamento dos serviços de limpeza urbana do município define precisamente cadaum desses subgrupos, em geral adotando como limite entre eles a quantidade média de resí-duos gerados diariamente em uma residência particular com cinco moradores.Um parâmetro comumente empregado para a definição desses dois subgrupos de resí-duos é o seguinte:- pequeno gerador de resíduos comerciais – é o estabelecimento que gera até 120 li-tros de lixo por dia; e- grande gerador de resíduos comerciais – é o estabelecimento que gera um volumede resíduos superior a 120 litros de lixo por dia.No caso do entulho de obra que, como vimos, é um resíduo domiciliar especial, osparâmetros adotados para a definição do pequeno e grande gerador de resíduos são os se-guintes:- pequeno gerador de resíduos de obras – é a pessoa física ou jurídica que gera até1.000kg por dia ou, então, 50 sacos de 30 litros; e

- grande gerador de resíduos de obras – é a pessoa física ou jurídica que produz maisde 1.000kg por dia ou, então, 50 sacos de 30 litros.

O entulho de obrasA indústria da construção civil é a que mais explora os recursos naturais e, também, aque mais gera resíduos, compostos de uma mistura de materiais inertes, tais como concreto,argamassa, madeira, plásticos, papelão, vidros, metais, cerâmica e terra.No Brasil, a tecnologia construtiva normalmente aplicada favorece o desperdício na exe-cução das novas edificações. Enquanto em países desenvolvidos a média de resíduos prove-niente de novas edificações encontra-se abaixo de 100kg/m2, no Brasil este índice gira emtorno de 300kg/m2 edificado.Em termos quantitativos, o entulho de obras corresponde a algo em torno de 50% daquantidade em peso de resíduos sólidos urbanos que são coletados em cidades com mais de500 mil habitantes de diferentes países, inclusive o Brasil.

Em termos de composição, os resíduos da construção civil são uma mistura de materiais

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inertes, tais como concreto, argamassa, madeira, plásticos, papelão, vidros, metais, cerâmicae terra.

As pilhas e bateriasAs pilhas e baterias têm como princípio básico converter energia química em energiaelétrica, utilizando um metal como combustível. Seus principais usos são:- funcionamento de aparelhos eletroeletrônicos;

- partida de veículos automotores e máquinas em geral;

- telecomunicações;

- telefones celulares;

- usinas elétricas;

- sistemas ininterruptos de fornecimento de energia, alarme e segurança (nobreak);

- movimentação de carros elétricos; e

- aplicações específicas de caráter científico, médico ou militar.As pilhas e baterias podem ser cilíndricas, retangulares ou em botões e contêm um oumais dos seguintes metais: chumbo (Pb), cádmio (Cd), mercúrio (Hg), níquel (Ni), prata (Ag),lítio (Li), zinco (Zn), manganês (Mn) e seus compostos.As substâncias das pilhas que contêm esses metais possuem características decorrosividade, reatividade e toxicidade. E quando essas substâncias possuem cádmio, chum-bo, mercúrio, prata e níquel, causam impactos negativos sobre o meio ambiente e, em especi-al, sobre o homem. Outras substâncias presentes nas pilhas e baterias, como o zinco, manganês e o lítio, embora não sejam limitadas pela NBR10004, também ocasionam problemas ao meio ambiente.Atualmente já existem no mercado pilhas e baterias fabricadas com elementos não-tóxi-cos, que podem ser descartadas, sem problemas, juntamente com o lixo domiciliar

As lâmpadas fluorescentesAs lâmpadas fluorescentes comuns, de forma tubular, como também as lâmpadas fluo-rescentes compactas, possuem um pó em seu interior que se torna luminoso e que contémmercúrio. Quando essas lâmpadas são quebradas, queimadas ou mesmo enterradas em ater-ros sanitários, elas liberam mercúrio, que se transforma em resíduos perigosos, pois ele étóxico para o sistema nervoso humano e, quando inalado ou ingerido, pode causar uma enor-me variedade de problemas.

Uma vez lançado no meio ambiente, o mercúrio tem suas concentrações aumentadasnos tecidos dos peixes, tornando-os menos saudáveis para a nossa alimentação, ou mesmoperigosos, se eles forem ingeridos freqüentemente. As mulheres grávidas que se alimentam

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desse peixe contaminado transferem o mercúrio para os fetos, que são particularmente sen-síveis aos seus efeitos tóxicos.A acumulação do mercúrio nos tecidos também pode contaminar outras espécies selva-gens, como marrecos e aves aquáticas, entre outros.

Os pneusSão muitos os problemas ambientais gerados pela destinação inadequada dos pneus. Sedeixados em ambiente aberto, sujeito a chuvas, eles acumulam água, servindo como localpara a proliferação de mosquitos. Se encaminhados para aterros de lixo convencionais, pro-vocam “ocos” na massa de resíduos, causando a instabilidade do aterro. Se são destinados aunidades de incineração, a queima da borracha gera enormes quantidades de gases tóxicos,necessitando de um sistema de tratamento dos gases extremamente eficiente e caro.Por todas estas razões, o descarte de pneus é hoje um problema ambiental grave e aindasem uma destinação realmente eficaz.

15.5 Classificação dos resíduos

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Sólidos quanto aos riscos

Os resíduos sólidos são classificados de acordo com os riscos potenciais que acarretamao meio ambiente e à saúde pública. É na Norma NBR-10004, da ABNT, que esses resíduossão classificados, de modo que possam ter manuseio e destinação adequados.Vejamos então o que caracteriza cada uma das três classes de resíduos sólidos definidasna referida norma.

Classe I – resíduos perigososNesta classe estão agrupados os resíduos sólidos que podem apresentar riscos à saúdepública ou ao meio ambiente, e que tenham uma das seguintes características:. inflamabilidade;

. corrosividade;

. reatividade;

. toxicidade; e

. patogenicidade, ou seja, que contêm microrganismos ou toxinas capazes de produ-zir doenças.

Um exemplo de resíduo perigoso, de classe I, é a substância das pilhas, que contém chum-bo, cádmio, mercúrio, níquel, prata, lítio, zinco, manganês ou seus compostos e, por isso, temcaracterísticas de corrosividade, reatividade e toxicidade. As lâmpadas fluorescentes, os resí-duos da área rural, como as embalagens de pesticidas ou de herbicidas, e os resíduos geradosem indústrias químicas e farmacêuticas também compõem essa classe I de resíduos perigosos.

Classe II – resíduos não-inertesNesta outra classe estão os resíduos sólidos que não se enquadram nas classes I e III, eque podem ter propriedades como: . combustibilidade;

. biodegradabilidade;

. solubilidade em água.

Os resíduos desta classe são, basicamente, aqueles com características de lixo doméstico.

Classe III – resíduos inertesEsta classe reúne os resíduos que não se degradam ou não se decompõem quando dis-postos no solo.A Norma NBR-10004 considera que resíduos inertes são as rochas, tijolos, vidros e certosplásticos e borrachas que não são decompostos prontamente. Portanto, estão nesta classe III

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resíduos como, por exemplo, restos de construção, entulhos de demolição, pedras e areiasretirados de escavações.

A coleta dos resíduos sólidosA coleta do lixo é uma atividade pública de grande importância social, feita regularmente para remover o lixo domiciliar, os resíduos dos estabelecimentos comerciais, hospitalares,das pequenas indústrias, dos supermercados etc. Ela também pode ser realizada em caráterexcepcional, quando se trata de remover, por exemplo, restos de exumações, limpeza de ce-mitérios, materiais de podas de árvores, móveis, colchões e animais mortos. Há ainda o lixoque não é coletado pelo serviço público, como é o caso dos resíduos das grandes indústrias oudos entulhos de construção.Vejamos então, a seguir, a quem cabe a responsabilidade pela coleta dos resídus sóli-dos, bem como o código de cores estabelecido para alguns desses resíduos.

Responsabilidade da coleta dos resíduosDe um modo geral, os responsáveis pela coleta dos diferentes resíduos sólidos são a pre-feitura do município em que ele foi gerado ou, ainda, o próprio gerador do resíduo. Essa res-ponsabilidade varia em função da origem e da classe dos resíduos.

Disposição dos resíduos sólidos

Os resíduos sólidos, de acordo com a classe à qual pertencem, podem ter destinosdiferentes:· resíduos da classe I – vão para aterros sanitários construídos especificamente paraesta finalidade ou, então, são queimados em incineradores especiais; e

·resíduos das classes II e III – são incinerados ou vão para aterros sanitários, desdeque preparados para este fim e estejam submetidos a controles ambientais.Vamos ver então, com mais detalhes, em que consiste um aterro sanitário e a destruiçãotérmica do lixo.

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15.6 Aterro sanitárioO aterro sanitário é um processo de eliminação de resíduos sólidos bastante utilizado,que consiste na deposição controlada de resíduos sólidos no solo e sua posterior cobertura. Éuma obra de engenharia que deve ser orientada por quatro objetivos:· diminuição dos riscos de poluição provocados por cheiros, fogos, insetos;

· utilização futura do terreno disponível, por meio de uma boa compactação e cober-tura;

· minimização dos problemas de poluição da água, provocados por lixiviação; e

· controle da emissão dos gases que são liberados durante os processos de degrada-ção dos resíduos.Um aterro sanitário é um reator biológico em evolução, que produz resíduos gasosos,resíduos sólidos e resíduos líquidos.Resíduos gasososEsse tipo de resíduo resulta da fermentação aeróbia, que se desenvolve na superfície, eda fermentação anaeróbia, que ocorre nas camadas mais profundas. Essa fermentação dáorigem a gases como gás carbono (CO2), metano (CH4), vapor d´água, oxigênio (O2), nitrogê-nio (N2), ácido sulfúrico e sulfetos. O gás metano, proveniente da fermentação anaeróbia nosaterros sanitários, pode ser aproveitado para a produção de biogás.

Resíduos sólidosOs resíduos sólidos dos aterros sanitários são os resíduos mineralizados.Resíduos líquidosEsses resíduos, também chamados de lixiviados, variam de local para local e dependemde aspectos como:· teor de água dos resíduos;

· isolamento dos sistemas de drenagem;

· clima (temperatura, volume de chuva, evaporação);

· permeabilidade do substrato geológico;

· grau de compactação dos resíduos; e

· idade dos resíduos.Os lixiviados têm elevada concentração de matéria orgânica, de azoto e de materiais tó-xicos, razão pela qual eles devem ser recolhidos e tratados, de modo a impedir a sua infiltra-ção no solo. A prática generalizada de tratamento dos resíduos líquidos é o seu enterramento em ter-renos adjacentes, muitas vezes sem preparação, em solos inadequados e perto de espécies da

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nossa flora e fauna, dando origem a focos de poluição e de contaminação localizados. Umaforma de minimizar esses efeitos é a seleção cuidadosa do local onde será instalado o aterrosanitário, a sua impermeabilização e o seu recobrimento sistemático com terra.Destruição térmica A incineração e o co-processamento são exemplos de processos de tratamento dos resí-duos sólidos por meio da combustão controlada, realizada em instalações próprias. Por essesprocessos, os resíduos sólidos são transformados em gases, calor e materiais inertes comocinzas e escória de metal, possibilitando reduzir o volume e o peso dos resíduos em cerca de90% a 60% ou, então, que as cinzas sejam incorporadas ao cimento.

Dentre os inconvenientes desses sistemas de destruição térmica, destacamos:· no Brasil, ainda há poucas instalações licenciadas pelos órgãos ambientais para arealização desses processos;

· as cinzas e as escórias produzidas por esses sistemas provocam a poluição do solo;

· as águas de resfriamento das escórias e as de lavagem de fumos, bem como as águasque escorrem dos solos contaminados, acarretam a poluição da água;

· as cinzas que se dispersam no ar e as dioxinas poluem o ar. Essas dioxinas têm umelevado teor tóxico e são causadoras de doenças, como câncer; hiperpigmentaçãoda pele; danos no fígado; alterações enzimáticas, no metabolismo dos lipídios, nossistemas endócrinos e no sistema imunológico.

Gerenciamento dos resíduos sólidos

A redução do lixo deve ser o objetivo principal de um efetivo programa de gerenciamentode resíduos, especialmente dos resíduos industriais. Veja, na pirâmide, que reduzir o lixo está no topo da figura como a ação mais desejável. Àmedida que caminhamos nessa pirâmide, indo do topo para a base, vamos das ações maisdesejáveis para as menos desejáveis. A empresa que se empenha em reduzir seus resíduos e a toxicidade deles certamenteestará diminuindo os riscos de ser responsabilizada por danos que eles possam provocar.Além disso, ela terá menos gastos com a limpeza de suas instalações, ou mesmo com suadesativação, em caso de precisar cumprir regulamentos futuros ou por ocasião de sua venda.Implementar medidas de prevenção da poluição evita o acúmulo de resíduos no local,tornando as limpezas menos extensas e dispendiosas durante a desativação.

Armazenamento dos resíduos Segundo a ABNT, armazenamento é a guarda temporária dos recipientes em instalações

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apropriadas, até o seu recolhimento. Difere de acondicionamento que, segundo a mesmaABNT, diz respeito ao ato de embalar os resíduos sólidos em recipientes próprios, para protegê-los de risco e facilitar o seu transporte. Os resíduos sólidos devem ser acondicionados e armazenados em separado, de forma aevitar a mistura de resíduos incompatíveis. Assim, resíduos que possam reagir entre si devemficar em locais separados para evitar explosões, liberação de calor e de gases tóxicos. É muito importante controlar os materiais estocados, determinando seu tipo, procedên-cia, quantidades e movimentação. Deve-se, ainda, manter um registro de acidentes, vaza-mentos, danificação de recipientes etc. A área de estocagem dos resíduos deve ser escolhida de forma a minimizar o impactoambiental, problemas com a vizinhança, locais com riscos de acidentes devido a tráfego in-tenso, à ocorrência de curtos-circuitos ou a fenômenos naturais como chuvas fortes, erosão,inundação, recalques e tremores de terra. Por questões de segurança, o armazenamento deve se feito em local que não permitaacesso de estranhos, esteja distante de mananciais e de núcleos populacionais, mas que te-nha facilidades de acesso, iluminação e outras condições necessárias às situações de emer-gência. No acondicionamento e armazenamento dos resíduos perigosos, deve-se destacar, cla-ramente, a sua identificação e informações necessárias ao seu manuseio. É imprescindívelque todo o pessoal envolvido com o armazenamento desses resíduos tenha recebido treina-mento, de forma a estar apto a manuseá-los em condições normais e, também, em situaçõesde emergência. Resumindo, uma instalação de armazenamento de resíduos exige operações de planeja-mento, manutenção, inspeção periódica, pessoal especializado e treinado, equipamentos desegurança, procedimentos e o devido controle operacional.

Manuseio dos resíduos Da mesma forma que o armazenamento, o manuseio de resíduos perigosos também exi-ge pessoal treinado e equipado adequadamente. O treinamento desses funcionários deve in-cluir, entre outros assuntos:

. informações sobre os riscos apresentados pelo manuseio de cada resíduo;

· execução das tarefas de coleta, transporte e armazenamento dos resíduos com utili-zação dos equipamentos de proteção individual;

· procedimentos para situações de emergência, de modo a minimizar a contamina-ção e maiores acidentes.

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15.7 Transporte dos resíduos Há uma diferença de abordagem no que se refere ao transporte dentro das instalações daempresa (transporte interno) e ao transporte da empresa para outros locais (transporteexterno). Em todos os casos, no entanto, é importante considerar as medidas preventivas contraacidentes, com a correta identificação de resíduos, rota de transporte, plano de emergência etreinamento correspondente, além de procedimentos e equipamentos compatíveis com oresíduos e os meios de transporte utilizados. O transporte de resíduos para fora da empresa deve atender às exigências do órgão esta-dual de controle ambiental, referentes às seguintes questões:· adequação dos equipamentos para o transporte dos resíduos;

· utilização, apenas, dos locais autorizados pelo referido órgão;

· acondicionamento e identificação correta dos resíduos;

.transporte de resíduos que possuam, necessariamente, o CADRI (Certificado de Apro-vação de Destinação de Resíduo Industrial), documento emitido pelo órgão estadual;

· licenciamento da transportadora pelo órgão ambiental local;

· licenciamento de transporte ou manifesto de todos os órgãos ambientais envolvi-dos, quando o transporte é interestadual;

· uso da ficha de emergência, em caso de acidentes; e

.existência de placas padronizadas no veículo, com o código de identificação dos resíduos.

15.8 Desenvolvimento sustentável

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A partir da segunda metade do século XIX, alguns estudos começaram a apontar, de formaglobal e acentuada, indícios de que a degradação ambiental trazia consequências catastróficaspara a humanidade. Essa constatação desencadeou uma cascata de novos estudos e gerouas primeiras reações no sentido de se conseguirem fórmulas e métodos que minimizassemos danos ao meio ambiente. Daí surgiu o conceito: “Desenvolvimento sustentável é aquele que atende às necessida-des do presente sem comprometer a possibilidade de as gerações futuras satisfazerem suaspróprias necessidades”.

Conservação

A conservação é a administração de recursos naturais para fornecer o benefício máximopor um período de tempo estável. Ela inclui a preservação e as formas de uso adequado, comoa redução do lixo, o uso múltiplo equilibrado e a reciclagem. O termo conservação refere-semais diretamente ao manejo dos recursos do ambiente de modo que dele se possa obter a mais alta qualidade de vida sustentada.

Preservação

O termo preservação costuma ser utilizado como sinônimo de conservação. Porém, emsentido mais restrito, refere-se à manutenção do ambiente natural como ele é, sem mudançaou extração de recursos, ao contrário de uma abordagem mais utilitária de uso múltiplo nomanejo dos recursos da Terra. Assim sendo, o termo preservação está ligado à manutençãotanto das características próprias do ambiente quanto das interações entre os componentesdesse mesmo ambiente.

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16 – Referências16 – Referências bibliográficasbibliográficas

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apostila - nocoes desenvolvimento mina.doc

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