SEMINÁRIOS EM CIÊNCIAS DE ENGENHARIA – ENGENHARIA GEOLÓGICA E DE MINAS –

Equipamentos de Prospecção

Nota prévia

Este texto é uma adaptação da versão brasileira do “Manual de ar Comprimido” editado pela Atlas Copco em 1977. Serve o presente para dar uma ideia geral de alguns dos aspectos do Projecto Mineiro e do Projecto Geotécnico, temas que são apresentados sumariamente na disciplina de Seminários em Ciências de Engenharia – Engenharia Geológica e de Minas. Pretende-se que os alunos se familiarizem com métodos de trabalho, actividades e algum equipamento próprio desta área de Engenharia, com vista a adquirir uma visão global do sector, numa ocasião em que ainda não tiveram disciplinas da especialidade. As ilustrações, assim como os aspectos técnicos do texto, são os originais, sendo por isso os equipamentos apresentados desactualizados. Para os mais interessados fica o desafio da actualização!

M.F. Costa Pereira Equipamentos para prospecção geofísica

Métodos geofísicos Os métodos geofísicos são usados à escala comercial, desde 1920, para orientar a prospecção mecânica por perfuração. A economia conseguida e a viabilidade destas novas técnicas conduziram ao início ide muitas campanhas de prospecção até então bastante caras e impraticáveis, de métodos geofísicos contribui para a redução dos custos e do tempo necessários nos programas de prospecção. As empresas petrolíferas e de exploração mineira fazem um uso amplo das técnicas geofísicas nos seus projectos de prospecção, sendo os levantamentos geofísicos um pré-requisito para a maior parte das prospecções mecânicas efectuadas. A indústria de construção civil faz uso, cada vez mais frequentemente, de métodos geofísicos nos seus levantamentos: construção de pontes, túneis, barragens, estradas, portos e planeamento de projectos hidroeléctricos. Só muito raramente, os levantamentos geofísicos constituem um meio directo para prospectar recursos minerais. Aqueles ensaios devem ser considerados como parte integrante das campanhas de prospecção, planeadas por forma a conseguir uma economia global no custo da campanha. Levantamentos magnéticos Estes levantamentos baseiam-se nas variações do campo magnético da Terra causadas pelas propriedades magnéticas dos corpos existentes no subsolo. Na prospecção de minérios, estas variações são particularmente úteis na localização de magnetite, pirrotite e ilmenite. Na prospecção de petróleo, os levantamentos magnéticos podem ser de grande valor quando as características estruturais controlam a estratificação das formações sedimentares. Os sensores magnéticos são usados também na execução de furos, para orientar as perfurações subsequentes. Levantamentos electromagnéticos Estes levantamentos são baseados no facto de que, quando um condutor eléctrico é submetido a um campo alternativo primário, as correntes induzidas criam um campo secundário. O campo resultante difere, portanto, em amplitude e fase do campo primário e estas diferenças, que podem ser detectadas e medidas, indicam a presença do condutor. Os levantamentos electromagnéticos são usados principalmente para encontrar jazidas minerais e para delinear a estrutura geológica. Entre os

minerais que podem ser localizados com êxito por este método estão: sulfuretos de cobre e chumbo, magnetite, pirites, alguns minérios de manganês e grafite. Levantamentos eléctricos Usam o fluxo natural de electricidade no solo ou correntes "galvânicas" introduzidas no solo e controladas com precisão. São usados para localizar depósitos minerais localizados próximo da superfície e para delinear a estrutura geológica, assim como para determinar a profundidade do substrato rochoso ou de aquíferos. Levantamentos gravimétricos Os métodos gravimétricos baseiam-se na existência de pequenas variações no campo gravítico causadas pela influência de rochas situadas muito abaixo da superfície. Podem ser usados para localizar falhas, anticlinais e depósitos de sal, que podem estar associados a formações petrolíferas, ou para detectar minérios de alta densidade, tais como os minérios de ferro, de chumbo e zinco e pirites.

DC Terrameter para levantamentos eléctricos

Levantamentos de radioactividade

Nestes levantamentos são localizadas áreas com intensidade de radiação consideravelmente maior que o nível normal para a área. Estes levantamentos são usados na pesquisa directa de urânio e de tório e, indirectamente, para localizar minerais que se encontram associados a substâncias radioactivas. Levantamentos sísmicos O método sísmico é baseado na ocorrência de diferenças nas velocidades de propagação do som nos diferentes estratos geológicos. A fonte de som pode ser uma marreta, a queda de um peso, um vibrador mecânico ou uma carga explosiva. As medidas são efectuadas em termos de tempo gasto pelas ondas sonoras para percorrer o espaço entre o ponto de origem do som (fonte) e um ou mais detectores (geofones) colocados no solo. Os levantamentos sísmicos podem ser usados para determinar a profundidade e qualidade do substrato rochoso, para localizar as superfícies superiores e inferiores de filões de minério e para localizar jazidas de petróleo. Com base na interpretação dos resultados de tais levantamentos geofísicos, é possível decidir se se deve prosseguir com a perfuração dos furos de prospecção.

Trio para levantamentos sísmicos

UGF - JRY Magnetómetro para interpretação geofísica

CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS GEOFÍSICOS (1977)*

MÉTODOS BASEADOS EM FORÇAS NATURAIS Pequena ou nenhuma capacidade de controlo de profundidade: Necessário apenas um receptor

MÉTODOS BASEADOS EM FORÇAS ARTIFICIAIS

Excelente capacidade de controlo de profundidade: Necessários tanto um transmissor quanto um receptor

ELÉCTRICO

Superfície Potencial Magneto-telúrico

MAGNÉTICO Aéreo Magnetómetro de protões Magnetómetro de rubídio Superfície Magnetómetro de fio suspenso Magnetómetro "fluxgate" Proton Furo de prospecção "3-component fluxgate" Marítimo Proton Laboratório Susceptibilidade Remanescência

NUCLEAR Aéreo Espectrómetro Superfície Espectrómetro Cintilómetro Emanómetro Furo de prospecção Espectrómetro Cintilómetro

GRAVIDADE Aéreo Marítimo Superfície Gravitómetro

TÉRMICO Superfície Furo de prospecção Termistor de prova

ELETROMAGNÉTICO

Aéreo Fonte móvel/receptor móvel Fonte fixa no infinito/receptor móvel Superfície Fonte fixa/receptor móvel Fonte móvel/receptor móvel Fonte fixa no infinito/receptor móvel Furo de prospecção Fonte fixa/receptor móvel

ELÉCTRICO Aéreo Resistividade Superfície Resistividade em AC ou DC Indução polarizada no domínio da frequência ou tempo Furo de prospecção Resistividade Polarização induzida

SÍSMICO Superfície Reflexão Refracção Vibração Furo de prospecção Medição de velocidade

NUCLEAR Superfície Análise de fluorescência com raios-X Furos de prospecção Análise da actividade neutrónica

* Actualmente existem mais métodos disponíveis e a precisão e rapidez de processamento é muito superior à daquela data. Equipamento de perfuração para prospecção A perfuração a trado é um método de perfuração rotativa para formações não ou pouco consistentes. O material desagregado é trazido para a superfície pelas hélices de ferramenta. Os furos permanecem desobstruídos e firmes, mesmo em formações "soltas", embora não seja usado fluxo de ar ou água para limpeza.

A perfuração por trado era no passado uma operação manual, mas actualmente pode ser mecanizada a um custo baixo. Isto aplica-se particularmente bem para o caso de formações não consistentes – areia, cascalho e argila – mas pode também ser aplicado a alguma rochas tais como gesso, calcários, etc. É aplicável a estas formações mesmo quando o solo está congelado. A perfuração rotativa com diamante é aplicada, principalmente, quando é necessário obter testemunhos. Os campos de aplicação são geralmente os seguintes:

o Pesquisas de levantamento de condições geológicas, prospecção de minérios ou outros minerais valiosos, carvão ou gás natural, e testes preliminares em fundações para o projecto de poços, túneis, barragens, canais, pontes, etc.

o Perfuração de produção para a extracção de sal, enxofre, gás, etc., e como perfuração preliminar para o desmonte de depósitos de minérios e carvão.

o Perfuração de desenvolvimento (preparação) para drenagem, ventilação, e instalação de cabos condutores em minas, etc.

o Perfuração para injecção, com o propósito de estabilizar rochas fissuradas ou estruturas de betão, com injecção sob pressão de argamassa de cimento.

Perfuração com trado A perfuração com trado é um método mecânico para a execução rápida e barata de furos de grande diâmetro em solos e rochas moles. O método tem muitas vantagens, entre as quais as mais importantes são:

o Alta velocidade de penetração. o Obtenção de grande volume de material em pouco tempo

(testemunho com sua textura própria alterada).

o Não é necessário fluxo de limpeza, o que elimina a neces-sidade de um compressor ou bomba de lavagem.

o Nível de ruído mais baixo. Trado de hélice contínua é usado para furos de 30 - 350 mm (1"-14") e para profundidades de cerca de 60 metros (200 ft). O trado de hélice contínua é construído em secções de 1500 mm (5 ft), que podem ser acopladas através de uniões até se atingir a profundidade desejada. O material é trazido para a superfície pela rotação da hélice. O trado só é retirado do furo depois deste estar completo. As aplicações mais comuns incluem prospecção, testes em fundações e estabilização de solo, cravação de mourões, alguns tipos de poços, furos para desmonte, etc. Trado de operação intermitente é usado para furos curtos e de grande diâmetro, geralmente na faixa de 300-600 mm (12"-24") e profundidade de até 6,5 m (21 ft). A ferramenta é penetrada em curta distância e, então, retirada e esvaziada. As aplicações típicas incluem furos para cravação de postes, estacas e fundações.

A Minuteman é uma perfuradora com motor a gasolina, para perfuração vertical, que pesa cerca de 100 kg (220 Ib) e, portanto, facilmente transportável entre os furos. Esta máquina é capaz de executar furos de 76-200 mm (3"-8"), sendo a profundidade máxima, utilizando uma ferramenta de 76 mm (3"), igual a 10 m (33 ft). A profundidade máxima de perfuração com sonda e coroa diamantada (36 mm de diâmetro) é de 30 m (100 ft). A sonda Minuteman pode ser usada também para amostragem de solo em combinação com um mastro e guincho.

B 30 é uma unidade de perfuração com trado totalmente hidráulica para furos de grande diâmetro. É accionada directamente pelo motor do caminhão, através de uma tomada de força, ou por um motor em separado, sendo projectada para execução de furos de 50-600 mm (2"-24"). Num furo de 152 mm (6"), a profundidade máxima é de 23 m (75 ft) e, com diâmetros maiores que 350 mm (14") 1,5 m (5 ft). B 308 é semelhante à B 30, porém equipada com mastro e dispositivo para içamento das varas, a fim de facilitar a retirada de amostras de solo sem alterar sua textura própria. B 50 é uma máquina totalmente hidráulica, recentemente desenvolvida, capaz de perfurar em qualquer ângulo. A perfuradora pode ser accionada através da tomada de força de um caminhão ou por um motor em separado, e é projectada para a faixa de 50-600 mm (2"-24"). A profundidade máxima de perfuração com trados de 4112" é de 60 m (200 ft) e 15 m (50 ft) com trados de 12". A B 50 pode também ser usada para perfuração rotativa a diamante até uma profundidade de 300 m (1000 ft).

B 61 é uma perfuradora para perfuração vertical a grandes profundidades, sob condições difíceis. Opera na faixa de 75-600 mm (3"-24"), sendo que com uma ferramenta de 300 mm (12") é capaz de perfurar até 50 m (164 (t). Esta máquina pode ser usada também para perfuração rotativa a diamante e para amostragem de solo, sendo então equipada com um mastro de 9 m (30 ft) e um guincho para três toneladas. Sondas rotativas com diamante As sondas rotativas com diamante são usadas colher amostras de solo e de rocha e para planeamento e controlo de perfurações de desenvolvimento na Engenharia Civil. São também empregues para a execução de furos de desmonte, ventilação, drenagem e para injecção de argamassa.

D 200 e D 750 são sondas rotativas a diamante construídas com base num sistema padronizado de componentes. Estas unidades possuem avanço hidráulico e podem ser accionadas por um motor diesel ou eléctrico. A sonda D 200 pode ser accionada também por um motor pneumático sendo equi-pada com extractor hidráulico ou pneumático. A D 750 é equipada com guincho para içamento das varas tipo "cathead". D 1500 é uma sonda rotativa com diamante indicada para a execução de furos profundos. O cabeçote de perfuração pode ser retraído hidraulicamente facilitando a remoção e manobra da coluna de varas de perfuração. A caixa de máquinas tem 10 velocidades – das quais duas são reversas - possibilitando o melhor desempenho na perfuração em qualquer tipo de material com diferentes coroas de perfuração. A embraiagem de accionamento hidráulico assegura uma troca suave de ve-locidades. Diamec 250 é uma sonda rotativa com diamante de accionamento inteiramente hidráulico. É uma unidade compacta capaz de ser facilmente movida e instalada. A unidade de accionamento é montada sobre uma carreta sobre pneus, sendo a unidade de perfuração posicionada em qualquer direcção e operada por apenas um homem. As varas são acopladas e desacopladas mecanicamente através de um mandril e um segurador de varas operados hidraulicamente. As mudanças de veloci-dade do motor hidráulico são efectuadas de maneira suave e automática, resultando numa velocidade de penetração rápida e uniforme. Com a redução standard de 1.5:1 a velocidade máxima de rotação do bit é de 2100 rpm.

Diamec 250

Diamec 1000 é uma sonda rotativa a diamante altamente mecanizada destinada a perfuração para obtenção de testemunho, em operação a céu aberto. A profundidade económica de perfuração é de cerca de 1000 m (3300 ft) com varas de extensão de alumínio de 43 mm (AW). Com este equipamen-to a sonda tem uma capacidade de produção muito elevada, mesmo sendo operada por apenas um homem. A unidade é de accionamento completamente hidráulico através de uma unidade diesel-hidráulica de 73 kW. O sistema hidráulico patenteado, com compensação automática de pressão, proporciona a máxima velocidade de penetração nos vários tipos de rocha. Para além das operações de perfuração e avanço, outros aspectos do trabalho como introdução, retirada, acoplamento e desacoplamento das varas são também totalmente mecanizados. Todas estas funções são controla-das electro-hidraulicamente, em grande parte de maneira automática, por um painel de controle de grande simplicidade. A Diamec 1000 é construída como uma unidade completa de perfuração montada sobre um chassis sobre rodas, contendo unidade de força, plataforma de perfuração, painel de controles, bomba de lavagem e tenda de perfuração. A unidade completa é facilmente transportável entre os locais de perfuração sendo facilmente montada para a perfuração.

Diamec 1000

Sondas rotativas com diamante Tipo D 200 D 750 D 1500 Diamec 250 Diamec 1000

MANOBRA DE VARAS Levant. de

varas pneum ou hidráulico

Guincho tipo

cathead

Guincho tipo

cathead Mecanizada Mecanizada

MONTAGEM base deslizante

base deslizante

base deslizante

parafuso expansivo e coluna ou

base desliz.

chassis

CABEÇOTE ROTATIVO Velocidade da coroa max. r/min 1285 2000 1620 2100 2100 Pressão de avanço max. kg 1650 3000 7500 3200 4100

(Ib) (3600) (6600) (16500) (7050) (9050) Capacidade içamento max. kg 2250 4000 10000 2400 3500

(ib) (5000) (8800) (22000) (5300) (7700) Diâmetro interno cabeçote mm 45 92 92 58 68/92

(pol.) (1,77) (3,62) (3,62) (2,3) (2,6/3,62) 3000 6000 (6600) (13200) 0,30-2,0 2,10

GUINCHO Capac. de traçâo max. kg

(Ib)Velocidade çamento m/s

(pés/s) (1,0-6,6) (6,9) 36,5/1800 54/1800 36,5/1800 98/2500

13,0/800 25/3500

MOTOR Gasolina hp/rpm Diesel hp/rpm Pneumático hp/rpm Eléctrico hp/rpm 15,0/1450 25/1450 50/1470 25/1450

150 600 1200 200 (490) (2000) (4000) (650)

400 900 (1300) (3000)

260 1000 1800 250 1000 (850) (3300) (6000) (820) (3300)

600 1500 200 725 (2000) (5000) (650) (2375)

150 600 1200 (500) (2000) (4000)

450 900 550 (1500) (8000) (1800) 300 650 350 (1000) (2100) (1150) 275 600 300

CAPACIDADE (perfuração descendente)

varas de aço 42mm m (1,65 in.) (pés) 50mm m (1,97 in.) (pés) varas de alumínio 43mm m (1,69 in.) (pés) 53mm m (2,09 in.) (pés) Varas "wire-line" AST 44,5 mm m (1,75 in.) (pés) BST 55,6 mm m (2,19 in.) (pés) NSK 69,9 mm m (2,75 in.) (pés) HSK 88,9 mm m (3, 50 in.) (pés)

(900) (2000) (1000) PESO

sem motor kg 450 590 2000 650 5100 (Ib) (990) (1300) (4400) (1430) (11240)

Torres de carga (Derricks) A fim de retirar e introduzir o conjunto de varas com uma sonda convencional é necessário um mastro ou uma torre de carga. Os mastros pequenos têm apenas uma secção e são montados directamente sobre a máquina. Os mastros de uma secção podem ser usados com varas até 6 m (20 ft), enquanto que as torres de carga de três secções (tripés) podem manipular varas de até 9 m (29 ft). As grandes torres de carga em tripé são colocadas com os suportes junto à máquina. Os mastros e torres de carga são feitos de tubos de aço e são facilmente montados e ajustados sobre o furo. A torre de carga é erigida com a ajuda do guincho. Ferramentas para manobra de varas Existe um conjunto muito grande de ferramentas e acessórios para facilitar a manobra das varas tais como: levantadores de vara, freios de varas, seguradores de varas, tornéis de içamento, roldanas, moitões e ganchos de segurança, todos adaptados às dimensões das varas e à profundidade do furo. Um tornel de água é localizado no topo da coluna de varas de perfuração a fim de assegurar o fornecimento de água de lavagem para as varas em rotação. O tornel de água é ligado à bomba de lavagem através de uma mangueira.

Bombas de Lavagem Na perfuração rotativa com diamante a água é usada para refrigerar o bit, para remover os detritos provenientes da perfuração, para reduzir o atrito entre a coluna de varas e as paredes do furo e para elevar a pressão hidrostática no interior do furo de maneira a estabilizar as paredes. O objectivo da bomba de lavagem é fornecer um volume adequado de água à pressão correcta. As bombas são do tipo pistão e são disponíveis com capacidade até 2,2l/s (29 gaI/min.) para as operações normais de perfuração. A capacidade requerida é determinada pela velocidade de penetração, velocidade de rotação, dimensões do furo, dimensões das varas, inclinação do furo, e características da rocha. As bombas Trido são disponíveis em dois tamanhos e com diferentes motores o que toma as mesmas indicadas para praticamente todos os tipos de aplicação em perfuração nos mais diversos locais. As bombas são indicadas para trabalho com água ou lama e têm três pistões de simples acção que acarretam em um fluxo sem pulsações. Para facilitar o transporte em terrenos difíceis, as bombas são equipadas com uma base deslizante bastante robusta. Trido 75 é o modelo mais pequeno, é indicado para vazões até 1,25 I/s e uma pressão máxima de 40 bar. Todos os modelos são accionados por correias em V, com excepção da Trido 75 DG que é accionada directamente através de uma caixa de mudanças de três velocidades, dando à bomba três capacidades distintas, de maneira que o sondador pode seleccionar o volume correcto de água de lavagem para as diversas situações encontradas. Mais dados são fornecidos na tabela abaixo. Trido 130 é também disponível em uma versão com a denominação TRIDO 130 DG. Como a 75 DG, esta bomba possui uma caixa de marchas de três velocidades.

Padrões usados na perfuração rotativa com diamante Existem dois padrões internacionais usados na perfuração rotativa com diamante - o padrão métrico desenvolvido pela Atlas Copco Craelius e o padrão Americano DCDMA. O sistema de padrão métrico oferece uma maior selecção de dimensões dos componentes, reflectindo-se num menor peso de equipamento e em custos de perfuração mais reduzidos.

Coroas diamantadas Uma coroa diamantada de perfuração compreende um corpo, uma matriz e diamantes. O corpo é de aço; a matriz consiste de uma liga metálica sinterizada, que proporciona o encaixe dos diamantes e resistência ao atrito da rocha e dos fragmentos. Existe uma grande variedade de coroas diamantadas para perfuração. As coroas impregnadas com diamantes têm pequenos diamantes no seio da matriz sinterizada. Estas coroas são muito robustas, têm vida útil longa e velocidade de penetração constante. São especialmente recomendadas para rochas duras e fracturadas e são oferecidas com 6 tipos diferentes de matrizes, apropriadas a diferentes rochas e condições de perfuração. As coroas com diamantes incrustados têm diamantes maiores, dispostos ao longo da face de corte e dos flancos da coroa. Proporcionam uma rápida velocidade inicial de penetração, mas sua vida útil é limitada. Quando os diamantes ficam polidos pelo desgaste, a coroa é enviada ao fabricante para reinstalação. São mais recomendadas para rochas moles ou de dureza média. São oferecidas com diamantes de várias qualidades, três tamanhos de diamantes e dois tipos de matrizes para diferentes espécies de rocha e condições de perfuração. As coroas de carboneto de tungsténio têm seus insertos de car-boneto de tungsténio disposto ao redor da coroa, com os fios de corte orientados segundo uma direcção. São baratas e recomendadas para rochas aluviais e sedimentares. Calibradores de furo Imediatamente acima da coroa de perfuração, deve sempre haver um calibrador de furo com superfície incrustada com diamantes. Seu diâmetro é um pouco maior que o da coroa, a fim de manter o furo com o diâmetro apropriado.

Sondas A sonda tem a importante função de colectar a amostra ou testemunho. O seu comprimento varia de 0,35 a 3 m (1,5-10 ft). As sondas estão disponíveis em dois tipos principais, isto é, sondas simples ou duplas. Um sonda simples é recomendável para formações homogéneas onde um testemunho sólido pode ser retirado sem o risco de obstrução. Uma sonda dupla é usada em rochas moles e fissuradas. A sonda dupla é construída de modo a levar o fluxo de água através do espaço anular entre os tubos externo e interno e através dos canais próximos ao fundo do furo, protegendo, deste modo, o testemunho contra a erosão. O tubo interno é suspenso por rolamentos de esferas na parte superior da sonda, permitindo ao testemunho elevar-se no tubo sem desgaste. Com este tipo de sonda, têm sido obtidos excelentes testemunhos em estruturas onde anteriormente era impossível obtê-los por meio de uma sonda simples. A sonda dupla também melhora a economia das coroas e, sobretudo, a performance da perfuração. Sonda tipo T2 é um aperfeiçoamento da sonda tipo T original. Seus rolamentos foram adaptados às velocidades maiores, actualmente atingidas na perfuração. Está disponível nas versões simples ou dupla e em tamanhos de 36 a 101 mm. Na versão dupla, o fluxo de água toca o testemunho somente a 10 mm do fundo do furo, reduzindo assim sua erosão a um mínimo. Sonda super-fina TT é outro desenvolvimento do T2, mas provido com acoplamento rápido ao tubo interno – que possibilita uma obtenção mais rápida do testemunho. O acoplamento aperfeiçoado possibilitou um diâmetro de testemunho maior. No TT46 e TT56 os diâmetros do testemunho são de 35,6 e 45,5 mm, respectivamente.

Sonda T6 foi desenvolvido para utilização em formações rochosas macias e fissuradas onde há o risco de que a água de lavagem danifique o testemunho ou onde é desejável a perfuração com lama, isto é, com recirculação de bentonite carregando os detritos da perfuração. O fluxo de água é dirigido através de canais na face dianteira do bit não tocando o testemunho. A sonda T6 está disponível em tamanhos de 66 a 146 mm. Para investigações de campo e para perfuração em rochas decompostas, esta sonda pode ser equipado com um tubo interno bi-partido. Mesmo rochas altamente friáveis podem então ser perfuradas sem danificar o testemunho. Sondas "Wire-line" são sondas duplas que reduzem os custos de perfuração em furos profundos. A sonda é empregue em conjunto com varas de perfuração especiais "Wire-line", cujo diâmetro interno é suficientemente grande para permitir a passagem do tubo interno. Quando o tubo interno é recolhido para esvaziamento, o conjunto de varas permanece no furo. Com o auxílio de um dispositivo de recuperação ("overshot assembly"), o tubo interno é apanhado, içado com um guincho especial e esvaziado. O esvaziamento da sonda que, para grandes profundidades, é efectuado todos os 3 a 6 m (10-20 ft), e que constitui a fase de maiores custos e consumo de tempo da operação de perfuração pode, por esse processo, ser feito rápida e facilmente a baixo custo, visto que não há necessidade de se retirar todo o conjunto de varas. Varas de perfuração As varas de perfuração são ocas e conectadas por rosca, transmitindo o momento de força e a pressão de avanço ao "bit". As juntas devem ser bem vedadas para permitir que o fluxo de água seja dirigido integralmente ao "bit". O diâmetro da vara é fixado de acordo com o diâmetro do furo, a velocidade da máquina, o momento de força transmitido e a pressão de perfuração, a fim de evitar esforços mecânicos e vibrações excessivos. O comprimento das varas é determinado pelo espaço disponível e varia normalmente de 0,5 a 3 m (1,6-10 ft).

Para evitar a deformação das varas, que poderia resultar em desvio do furo, assim como em vibrações, é recomendável usar diâmetros de vara tão grandes quanto o furo e a máquina permitirem. Um espaço anelar de 1-2 mm, entre a parede do furo e a vara, geralmente elimina vibração desta, num furo preenchido com água. Varas de aço de alta resistência mecânica, e bastante rectas, apresentam risco mínimo de quebra e de perda de tempo para se pescar conjunto de varas. As varas de alumínio têm metade do peso das de aço, mas, devido à sua maior bitola, possuem 90 % da resistência mecânica daquelas. Os acoplamentos, mais expostos ao desgaste, são feitos de aço níquel-crómio. o As varas de alumínio oferecem numerosas vcapacidade da máquina, manuseio mais fácil, recconjunto de varas e rotação mais rápida, todsimplificar a perfuração e reduzir os custos.

Varas de perfuração de aç

antagens, tais como: aumento de uperação mais rápida e simples do

os estes factores contribuem para

Vara de alumínio

Varas Wire-line Quando uma sonda wireline é usada, as varas de perfuração devem ter um diâmetro interno grande suficiente para permitir a passagem do tubo interno da sonda. Quando o tubo com o testemunho é retirado a coluna de vara permanece no furo. Tubos de revestimento Em alguns furos, o diâmetro inicial deve ser maior que o diâmetro requerido, pois os furos devem estar revestidos com tubos de parede fina. Uma coluna de revestimento é composta de tubos com comprimentos de 0,5-3 m (1,6-10 ft) providos com conexões roscadas. À medida que a per-furação continua, é necessário reduzir o diâmetro do "bit" ao tamanho seguinte. O conjunto de tubos é projectado de modo que os tubos de revestimento encaixem telescopicamente um dentro do outro. A tubulação serve para estabilizar a parede do furo e evitar seu desmoronamento. Quando um conjunto de revestimento é introduzido deve ser usada a chamada "sapata".

Acessórios Pescadores cónicos e tipo sino. Uma vara desgastada pode quebrar na rosca deixando toda a coluna de varas abaixo da mesma dentro do furo. Para recuperar as varas perdidas, um pescador adequado é enroscado a uma vara de perfuração e introduzido no furo. Como os pescadores possuem roscas cónicas, girando-se o mesmo, consegue-se recuperar sem grandes problemas as varas perdidas no interior do furo.

Pescadores de varas

Equipamento de injecção

Injecção é um método de bombear materiais estabilizantes, sob pressão, em fissuras e cavidades da rocha e solo. A finalidade da injecção pode variar, mas o seu objectivo primário é reduzir a permeabilidade e/ou aumentar a resistência estrutural do solo. A injecção de argamassa fluida é feita para impedir a passagem de água em poços ou galerias, para estabilizar a rocha na abertura de túneis ou galerias, e para reparar estruturas de betão fissuradas. Na construção e reparação de barragens, a injecção de argamassa é usada para vedar a estrutura contra infiltração de água.

Equipamento para injecção de argamassa

A injecção é feita pelo bombeamento da pasta fluida de cimento, através do bocal (1), na cavidade da rocha. Para preparar a argamassa, é necessário um misturador (4) e um tanque de medição (cubagem) (5) e, para bombear a pasta fluida na cavidade, urna bomba de injecção de argamassa (2) e um agitador (3).

Bombas de injecção de argamassa ZHS são bombas de pistão de duplo efeito, compactas e simples de operar. A energia para o cilindro de injecção é fornecida por um cilindro hidráulico. As bombas ZHS têm uma válvula "by-pass" regulável incorporada no sistema hidráulico. Quando a pressão de injecção atinge um nível pré-determinado, a válvula abre e a bomba pára; não há assim, nenhum risco de se ultrapassar a pressão máxima de trabalho. Quando a pressão na cavidade cai, a bomba reinicia seu funcionamento. Pela substituição do cilindro de injecção, ou da bomba hidráulica, a pressão máxima e a capacidade de descarga da bomba podem ser alteradas. O trajecto da pasta fluida na bomba é projectado de modo a eliminar todos os riscos de entupimento. Os componentes que têm contacto directo com a argamassa são projectados de modo a facilitar a sua rápida

desmontagem para limpeza. As válvulas da bomba são do tipo "Steadiflo" e providas com revestimento de borracha para fluxo uniforme e suave. Opcionalmente as bombas podem ser fornecidas com válvulas de esferas, que devem ser usadas quando a mistura de injecção contem areia.

Bombas de injecção de argamassa ZLS, possuem o mesmo projecto das bombas ZHS, mas sem o sistema hidráulico. O accionamento neste caso é efectuado por um motor pneumático de pistão directamente adoptado à bomba, sendo o volume e a pressão de injecção regulados por intermédio da válvula de admissão do motor. Cemix 175 é um misturador de cimento portátil que produz uma suspensão do tipo coloidal. Uma hélice é montada no eixo do motor e, devido à sua alta velocidade, desintegra os sólidos existentes. A nata é expelida através de um tubo localizado na parte externa da câmara de mistura e retomada para outro compartimento. A agitação da argamassa confere-lhe propriedades coloidais. O misturador é fornecido com motor eléctrico ou pneumático.

Agitador CEMAG 350. Na maioria dos trabalhos, o agitador é necessário como um recipiente intermediário entre o misturador e a bomba de injecção de argamassa. A finalidade do agitador é manter a argamassa em suspensão, e eliminar quaisquer bolhas de ar que se possam ter formado durante a operação de mistura. O Cemag 350 portátil pode ser montado com motor eléctrico ou pneumático. O Use Packer não tem peças móveis. Como resultado da diferença de pressão que age sobre a parte externa e interna da luva de borracha, quando a argamassa é injectada através do bocal, a luva expande-se e veda o furo. O USE Packer também é usado para testar permeabilidade à água. O TOP Packer é usado quando toda a extensão do furo é injectada de uma só vez. O obturador é colocado logo abaixo da superfície e apertado contra as paredes do furo pela expansão mecânica da luva de borracha.