APOSTILA DE PERFURACO DE ROCHAS UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCINCIAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MINAS

Aluzio Felix Adriana Mauricio Antonio Carlos Sandoque Andr Amorim Eraldo Jos Arruda Flvia de Freitas Bastos Francisco das C. Barbosa Gean Frank Glenda A. Rodrigues de Oliveira Jaciara Jos de Moraes Leonardo Frana da RochaMarcos Aurlio Leite Nilson Galvo Filho Paulo Jos Costa Couceiro Junior Paulo Roberto da S. de A. Bezerra Ranier AntunesRenata Eugnia Amorim Ribeiro Romildo Paulo Silva Neto Samuray Julierme Thiago Airon Ubiratan Gomes de Andrade INDICE 1 Histria da Perfurao em Rocha..................................................................................3 Perfurao por Vibrao...................................................................................................... Perfurao por Jato Quente................................................................................................ Perfurao a Laser.............................................................................................................. 4 5 6 2 Surgimento da Perfuratriz..............................................................................................6 Equipamentos de Perfurao........................................................................................7 - Classificao das Perfuratrizes......................................................................................8 .1 Perfuratrizes Percussivas...................................................................................... a Churn-drills............................................................................................................... b Marteletes................................................................................................................. c Marteletes verticais................................................................................................... d Marteletes movidos a motor..................................................................................... Compressores................................................................................................................ 8 8 9 11 12 13 .1.1 - Funcionamento das Perfuratrizes Percussivas...................................................13 .1.2 - Sistema da Percusso........................................................................................ Vlvula Tubular.............................................................................................................. 13 14 .1. - Sistema de Rotao............................................................................................15 Rotao em Separado...........................................................................................15 Rotao em Bob....................................................................................................16 Rotao por Eixo de Catraca.................................................................................16 .1. Sistema de Limpeza ... ......................................................................................16 Lubrificao e manuteno de perfuratrizes..................................................................17 Lubrificador de linha....................................................................................................... leo lubrificante............................................................................................................. Manuteno preventiva/consertos................................................................................. 18 19 21 .2 Perfuratrizes Rotativas.......................................................................................... Perfurao por corte....................................................................................................... Perfurao por abraso.................................................................................................. Perfurao por quebra.................................................................................................... 21 22 22 23 Perfuratriz de Plena Seco...........................................................................................23 Vantagens do sistema....................................................................................................23 Desvantagem do sistema...............................................................................................23 Raise Boring...................................................................................................................24 Aplicaes......................................................................................................................24 Equipamento de perfurao Raise Boring......................................................................24 Boxhole Drill...................................................................................................................26 Perfuratrizes Rotativo-Percussivas................................................................................27 Perfuratriz de furo baixo (down the hole ou in the hole)................................................27 Vantagens.................................28 Desvantagens................................29 Avano...................................29 Marteletes sobre avano pneumtico......................29 Avano pneumtico.............................30 Avano de corrente.............................32 Avano de parafuso.......................................................................................................32 Vantagens..................................33 Desvantagens...............................34 Locomoo.................................34 Locomoo manual.......................................................................................................34 Locomoo tracionada..................................................................................................35 Locomoo prpria........................................................................................................35 Perfuratriz sobre trator...................................................................................................35 Produo Horria da Perfurao...................................................................................36 Broca ntegral.................................................................................................................36 Brocas Percussivas.............................40 Equipamento Seccionado..............................................................................................41 Luvas..............................................................................................................................42 Punhos...........................................................................................................................42 Coroas............................................................................................................................43 Hastes............................................................................................................................43 Acessrios......................................................................................................................51 Elementos do Plano de Fogo (Bancada)........................................................................55 Fatores que afetam a Bancada......................................................................................55 Dimetro do Furo............................................................................................................55 Altura da Bancada...............................56 Fragmentao................................................................................................................56 Condies do Terreno....................................................................................................57 Restries Ambientais....................................................................................................57 Terminologias usadas em Modelos de perfurao.........................................................57 Dimetro da Perfurao.................................................................................................58 Altura da Bancada e o Comprimento da Perfurao.....................................................59 Espaamento.................................................................................................................62 Eficincia do Modelo de Perfurao..............................................................................63 nclinao dos Furos......................................................................................................63 Alinhamento do Furo......................................................................................................64 Parte Geomtrica do Furo..............................................................................................65 Testes padres de Perfurao para detonar a Bancada...............................................66 Sub-Perfurao (Subdrilling)..........................................................................................67 nclinao do Furo..........................................................................................................67 Modelos de Perfurao para Bancadas.........................................................................68 Erros de Perfurao.......................................................................................................84 Bibliografia.....................................................................................................................85 Fotos.............................................................................................................................86 HISTRIA DA PERFURAO EM ROCHA nicialmente,aperfuraoemrochaeraefetuadacomoobjetivodeobterblocosde pedraparaobraspblicas.Paraissoutilizavam-sepedrasmaisduras(Slex,etc.)quese friccionavam sobre pedras mais brandas (calcrios, arenitos, etc.). Para que isso ocorresse, eramconfeccionadaspedrascomformatosespeciaisouporvezesempregavam-sechifres de animais ou qualquer outro objeto que possusse dureza suficiente. Comadescobertadosmetais,comeouatrabalharosminriosquecontinhamcobre e,posteriormente,oferro.Asferramentasdemetalpermitemarealizaodefuros,onde posteriormenteseaplicavaumacunha,possibilitandoqueumblocofosserapidamente destacado do macio. Paraumamelhororientao,voltandonotempoeindodiretamenteparaasminas antigas,ondeaperfuraoderochaerarealizadapormeiodeferramentasdeferro. Utilizava-se um tipo de ponteiro que era golpeado contra a rocha, por meios de uma marreta e girando a cada golpe, o fazia penetrar na rocha. Este processo chamado de "BarraMina, ainda usado em algumas partes do mundo. Nestapocajtinhaanoodosistemadepercusso(bater)erotao(girar)para possibilitarafuraoemelhorarorendimento.Comaevoluoindustrial,atcnicade mineraonopoderiaficarparatrs;portanto,atecnologiadeperfuraoteveque acompanhar o ritmo, o que exigiu grandes mudanas no sistema de perfurao de rochas. Asmineraeseramoperadasdeformasemelhante,maisnoexigiamobtenode blocosregulares.Dessaforma,passouautilizarferramentasapropriadas,comops, picaretas,pices,etc.Danecessidadedegrandeproduoresultouaintroduodo rompimento do macio rochoso pr meio de aquecimento pelo fogo. Esta perdurou pr muito tempo, mesmo aps o advento da plvora. A plvora negra introduziu grandes alteraes na minerao. A plvora foi substituda pr dinamite e, posteriormente, surgiram o nitrato de amnia e outros compostos explosivos. Amodohomemfoigradativamentesubstitudapelamquina;introduziram-seas perfuratrizes,aperfeioaram-seasbrocas,chegaram,finalmente,introduodapontade carboneto de tungstnio, que se pode considerar como a maior revoluo neste sentido, nas ltimas dcadas. Podemoscitarcomoalgunsexemplosdeprocessosdecortedepedraeaberturade fogos; o choque de chamamuito forte Jet piercing) e sua variante, o plasmaJet, oultra-som,avibrao,ochoqueeltrico,ojatodeguaeoutros.Algunsaindaincipientes outros j utilizados comercialmente. PERFURAAO POR VIBRAAO Asperfuratrizescomunsapresentamumavibrao,nafaixade5a100cps. Experincia tem sido feita na desagregao de rochas, dentro da faixa, de 100 a 20.000 cps. Utiliza-se, para tal, material eltrico- ou magneto-estritivo que aumenta e diminui de tamanho duasvezesduranteumciclocompletodeumimpulsoeltricooumagntico.Assim,um campode1000cpsproduz2.000pulsaes.Oconjuntoficamontadofixamenteemseus pontosnodulares(quartosdecomprimentodeonda)paraevitarinterfernciadeoutras vibraes. Avibraodoelementoextrativoampliadaporumconcentradorcnicoea ampliaoestnarazodiretadasdiferenasdereadocontatocomoelemento,deum lado, e da ponta perfurante, do outro. Consegui-sedestaforma,emquartzitos,avelocidade de5cm/min(20.000cps;500 w).Estesresultadossoconsideradosinsatisfatrioseestemtodo,possivelmente,se restringirperfuraoempequenaescala,emmateriaisextremamenteduros,como cermicas e diamantes. Outraforma,maispositiva,estsendotestadaemperfuratrizesderotaoondese colocaumelementomagneto-estritivo,atrsdacoroa(100-1.000cps),conseguido,assim, energia adicional na perfurao e maior penetrao. PERFURAO POR JATO D'GUA Trata-sedeumprocessoquetemporfinalidadeevitarasdesvantagensdosistema convencional de injeo do abrasivo. Neste mtodo, o abrasivo injetado entre a bomba e o injetor, diretamente na corrente de gua de alta presso. Halgumtempoest-seutilizandojatodeguaagrandespresses,paracortede camadas de minrio brando, principalmente carvo. Para que o mtodo funcione, a camada deminriodeveterinclinaoeespessuraadequadas.Emcondiesfavorveis,este mtodo rivaliza com os convencionas. O limite fsico para uma operao manual de um bico de mangueira, alm do qual o operador no maisconseguesegura-la. Est em fluxo de 0 gal/min a .000 psi. Acima destes dados, ter de ser utilizado um dispositivo mecnico e que encarecera o sistema. As presses requeridas para um corte efetivo do material baixaram significativamente. Asbaixaspressesreduzemadegradaodaspartculasdoabrasivoduranteo impactoecomosabrasivoscertos,possvelrecuperaodecercade90%domaterial, que pode ser recirculado reduzindo os custos operativos.

Outravantagemdasbaixaspressesdizrespeitopossibilidadedeutilizaode bombas comuns e recuperao de gua via decantao. PERFURAO POR JATO QUENTE Tal mtodo consiste em apontar um jato quente para a superfcie de uma rocha, a fim decriartensestrmicasqueproporcionamafraturadamesmaempequenosestilhaos, retirandoacamadasuperficialdarochacontinuamenteeproduzindoumaperfurao. Dependendo das caractersticas fsicas dos materiais de certas rochas e com o acumulo de tenses trmicasgeradaspelojato quente,pequenas falhasnointeriordarocha podemse propagaremtrincasdesencadeandonoprocessodedescamaodarochaempequenos estilhaos.Estemtododeperfuraotemgrandeeficinciaemrochasmaisdurascomo granitoouquartzo,ondeastaxasdepenetraosomaisaltassecomparadascomas taxas obtidas por mtodos convencionais. A fonte de calor para aquecimento da rocha pode sereltrica(feixedeeltrons)equmica(combusto).Oprimeirocaso,oacumulodos estilhaosocasionadonadescamaodarocha,tendeaobstruirasuperfciedesta, prejudicando a continuidade do processo. J no segundo, os jatos de gases quentes, gerado pelacombusto,somaiseficientesporgeraraltosfluxosdecaloretambmretiraros estilhaosdaperfuraoparaforadolocal(estefenmenoauxiliadopelamovimentao do jato, resultado pelas altas velocidades ocorridas no processo). PERFURAO A LASER SURGIMENTO DA PERFURATRIZ Aospoucos,ferramentasrudimentaresforamsendosubstitudaspormquinas.As primeirasperfuratrizesderochassurgiramnoinciodosculoXXe,aprincpio,usavam comofontedeenergiao vapor,atentoaformacomumdeenergia.Devidoaproblemas intrnsecosaestetipodemquina,abarradeperfurao,quemaistardesechamariade brocademinerao,eraligadasolidamenteaopisto.Este,emseumovimentorecproco, arrastavaconsigoabroca,quegolpeavaarochaemseumovimentodescendente.O sistema de rotao era, a princpio, manual, passando-se mais tarde a empregar dispositivos mecnicos. Amaisantigaperfuratrizqueseconhecedatade188(Michigan),tendosido inventada por Singer, (mais tarde ele se dedicou inveno da mquina de costura). A partir desta,vriaspessoasdedicadasaosetordemineraoeestudiosasdoassunto, comearamadesenvolvernovostiposdeperfuratrizes,procurandotorn-lassempremais mecanizadas e produtivas. Eramovidaavapor,eopistoeabrocaeramsolidamenteligados.Permitia unicamenteperfuraesverticais,prgravidade,poisopistolevantavaoconjuntoeo golpe era dado pelo peso prprio da queda do conjunto. Em 189, Couch patenteou uma perfuratriz a vapor, a primeira perfuratrizcomvlvula automtica.Suaoperaoeraindependentedagravidadeetinharotaoprpria.Pesava um total de 5 toneladas. Em1851,Fowleconstruiuaprimeiraperfuratrizcomlingetasparaarotao.A patentedeFowlefoiposteriormente,compradaporBurleigh,quefundouassimaprimeira fbrica de perfuratrizes de que se tem notcia. Surgiramentoasprimeirasperfuratrizesaarcomprimido,queacabarampor substituirtotalmenteasmovidasavapor.Em1851,Cave,naFrana,construiuuma perfuratrizquefuncionavatantoavaporcomoaarcomprimido(possivelmente,aprimeira perfuratrizaarcomprimido)que,noentantoaindatinhacomandomanualdavlvulaeda rotao. Asprimeirasperfuratrizesmovidasaarcomprimido,quesepodemconsiderarcomo bemsucedidasemoperao,foramconstrudasparaestaobrapeloengenheiro-chefe Germain Sommeiller, sendo posta em operao em fins do vero de 1861. Estas mquinas avapor e as primeiras pneumticas eram pesadas e exigiammais de doishomensparaoper-las.Podemosdizerqueamaiorcontribuiotcnicadadas perfuratrizesse deve a LEYNER em 1897. Ele introduziu o sistema de limpeza do furo a ar comprimidoeagua(minassubterrneas),rotaoporeixodecatraca,lubrificao automtica e vlvula de regulagem.Deve-sea ele a primeira perfuratriz operada por um s homem. Foiumalongacaminhadadecercade50anos,atqueselogrouumamquina semelhante s de hoje, isto , at queseconseguiu desligar a broca do pisto, diminuindo dessaformao efeitonocivodasmassasmortaseaumentadoorendimentodasmquinas. No entanto, foi uma caminhada produtiva, que permitiu SAUNDERS afirmar, em 1889: "H naperfuratrizderochamaisinvenes,prvolumeepeso,doqueemqualqueroutra mquina de igual importncia. Esta afirmativa verdade at hoje. Comoavanodacivilizao,conceitostcnicosforamdesenvolvidoscomnovas filosofiasdetrabalhoenovosequipamentossurgiram:-Motorespneumticos(radiaisde pistes;depalhetas;deEngrenagens),Perfuratrizesmaioresparafurosmaisprofundos, maiores dimetros ou especiais. Emseqnciasurgiramasperfuratrizescomrotaoindependente,quepossibilitava mesclararotaocomoimpacto,deacordocomotipoderocha.Aperfuratrizcomgiro independente, gira o ao (haste) com o motor externo e o mecanismo interno (pisto) gera o impacto. Com a evoluo do sistema, grandes perfuratrizes foram fabricadas. VoltandohistriadodesenvolvimentodasPerfuratrizeschegandoaosanos60, quandoaforahidrulicacomeouaserusadanosequipamentosdeperfurao.A GardnerDenver,firmaamericanafoiapioneiraalanarumaPerfuratrizderocha totalmente hidrulica. Problemas vrios obrigaram a Gardner Denver a abandonar o projeto. Nadcadade80,finlandeses,suecoseamericanosvoltaramcomnovasidiasefoi lanandonomercadoumasriedeequipamentos.PerfuratrizeseRompedoresforam colocados no mercado com vantagens e desvantagens sobre os similares pneumticos. comumnamaioriadasoperaesdasminasdescuidoseausnciadebons procedimentos na execuo da perfurao de rochas. Muitas vezes, considerado como um processo no relevante dentro da lavra da mina. Esta prtica reflete na qualidade e custo da minerao,umavezqueaperfuraooinciodoprocessodelavraedefundamental importncia para as etapas subseqentes: detonao, carregamento, transporte e britagem. (JUAREZ) 3 EQUIPAMENTOS DE PERFURAO O modo mais comum de efetuar um furo numa rocha golpear a rocha com uma barra deferroerod-laentredoisgolpessucessivos.Esteprocedimentousadoathojeem algunslugaresnaextraorudimentardepedras,foiaperfeioadapelohomempara construir as mquinas que recebem o nome de "perfuratrizes de rochas. OsdimetrosdasperfuraesparaaescavaodemaciosvariamnoBrasil,noque diz respeito Engenharia Civil, normalmente 7/8" a (22 mm a 100 mm). As profundidades das perfuraes variam em funo da rocha e do equipamento disponvel, mas so raras as perfuraes alm de 0m, ficando a mdia entrea 18 m. Aperfuratrizumequipamentoespecficoutilizadoparafazerfurosadistnciaspr-determinadas,emdimetrosquevariamde22mma150mmgeralmente.Naperfuratriz introduzidaabroca,queumahastemetlicaquepossuinaextremidademateriaismuito duros, chamados pastilha, que escava a rocha, perfurando. Aperfuratrizmanualtransmitemovimentodepercussoerotaohaste,masa pastilhaquemexecutaraescavaodarocha.Sendoconstitudadematerialmaisduro que a rocha, recebe e transmite os golpes e vai gradualmente furando-a. Entenda-seporperfuraoderocha,operfeitosincronismodequatromovimentos: 25acto ou 5ercusso, rotao, avano e I25eza. I25actoou5ercusso-suafunodeprovocarocisalhamentonomaterialaser perfurado (rocha ou refratrio). O impacto ou percusso gerado pelo movimento do pisto, etransmitidopelopunhoparaashastesparaacoroaeparaomaterialqueestsendo perfurado. Rotao-sua funo reposicionar as pastilhas da coroa,cobrindo toda a rea do furo. A rotao feita atravs de motores e redutores. Avano - tem como funo manter as ferramentas constantemente em contato com a rocha ourefratrio,evitando-seassimaflutuaodashastes(ao).Umaperfuratrizpneumtica trabalha normalmente com 2 a 27 libras de presso de avano. L25eza-temcomofinalidademanterofurolimpo.Furocomdetritosprejudicaa perfurao, quanto mais limpo o furo maior a velocidade de penetrao. 4 CLASISIFICAO DAS PERFURATRIZES As perfuratrizes utilizadas na perfurao de rochas classificam-se em: Perfuratrizes Percussivas; Perfuratrizes Rotativas; Fonte: IngersoII-Rand, 1 Perfuratrizes Rotativas-Percussivas; Fonte: IngersoII-Rand, 1 Perfuratrizes de Furo-Baixo. Fonte: IngersoII-Rand, 1 41 Perfuratrzes Percussvas Soaquelasqueproduzemotrabalhomanualdeperfuraoderocha.Umhomem golpeavaoponteirodepontaachatada,semelhanteaumatalhadeira.Outrohomem segurava o ponteiro, e a cada golpe girava o ponteiro de um pequeno arco de crculo. Cada golpecausavaumcortenarocha,earotao,aps cadagolpe,permitiaocortecompleto do crculo e o avano da perfurao. Aperfuratrizpercussivareproduzessesmovimentos.Emborachamadaapenas percussiva,ele,narealidade,produzumgironabroca,imediatamenteapscadagolpe. Essegirosempredeumpequenoarcodecrculo,portanto,descontnuo.Destamaneira reproduz as perfuraes manuais, caracterizadas por outros tipos. a)Churn-drillsCaracterizam-sepelaconstruosolidriadapontapercussoraedo mecanismo de percusso.Cable Churn-drills possuem um peso, preso a um cabo, e os golpes so produzidos pela suspenso e respectivo golpe por gravidade do peso. Os furos tm um dimetro de 90 a 00 mm e se conseguem profundidades de at 500 m ou mais. Procurar fig PneumaticChurn-drillssemelhantessanteriores.Ogolpeauxiliadoporumpisto pneumtico. Tem, por isso,mais potncia que as anteriores, permitindo seu uso em rochas duras.Sodecustoelevado,necessitando,portanto,deplenoaproveitamento.Permitem fazer furos de 10 a 200 mm, profundidade de 20 a 0 m. -) MarteIetes Caracterizam-se pela construo separada da ponta percussora e do pisto. Marteletes movidos a ar comprimido (so os mais utilizados): Marteletes manuais: OsmartelosperfuradoresRHforamconcebidosparatrabalhosmaispesados,tais como,perfuraodebancadaesecundria,assimcomo,perfuraocomrebentamento suave. OsmartelosRHpossuemumrobustomecanismorotativocomumabarraestriadae uma alta potncia de impacto para perfurar rocha dura. Onde se podem utilizar: - Perfurao de bancada e secundria, perfurao com rebentamento suave - O RH 571 para trabalhos mais pequenos - O RH 658 para perfurar furos mais profundos OmartelocorretoparaasuaaplicaoOmarteloleveRH571oidealpara trabalhosmaispequenos.ORH658,ligeiramentemaispesadoemaispoderoso, adequado para furos de maior profundidade. ORH572Ecombinaalevezacomumconfortoextraparaooperador,graass pegasamortecedorasdevibraeseaumeficientesilenciador.Todosmodelosesto equipados com pegas em T para uma aderncia slida e confortvel. - A descarga pneumtica incorporada permite ciclos de descarga de ar mais rpidos - Regulador de fluxo contnuo para uma fcil compresso - Robusto retentor de recuo com cavilha muda as brocas rpida e facilmente - As pegas com amortecedores de mola reduzem as vibraes em 75% -Osilenciador, em poliuretano resistente aoimpacto e ao desgaste,reduz o nvel dorudo em mais de 50% MARTELO PERFURADOR RH Dados tcncos Enca-adouro Co25r- Consu2o deda -roca VeIoc de Taxa de LgaoModeIo Peso 2ento1) ar a 6 -ar (hex) I25acto rotao 5enetrao tu-os kg mml/s mmgolpes/min rpm mm/ min mm RH 57E 22,8 58 7 22x108 200 170 2602) 19RH 571-5L 17,8 510 9 22x108 2100 190 2952) 19RH 571-5LS 18,9 510 9 22x108 1980 190 2752) 19RH 658L 2 565 58 22x108 200 215 252) 19RH 658LS 25 565 58 22x108 200 215 102) 19 Incluindo o retentor da broca 2 Perfurao em granito com 33 mm, broca em ao integral tipo escopro (trabalhando a uma presso de 6 bar MarteIetes vertcas - Sto5ers MarteIetes 2ovdos a 2otor: Motor a gasoIna - Ponjar e Co-ra ComoaPionjracionadagasolina,nohanecessidadedeunidadesde potncia,mangueirasoucaboseltricos.Todososcontrolessocolocadosjuntosparaa fcil operao e a ignio se d com apenas uma rpida puxada da corda de acionamento. Os usurios tambm iro apreciar os punhos com amortecimento devibraes. A Pionjr entregueemumacaixademadeiracomproteoparafacilitarotransporteeoferecefcil acesso aos principais locais de servio de manuteno. Motor eItrco - Bosch Oacionamentodas perfuratrizesfeitoprincipalmenteporarcomprimido.Entretanto, existemnomercadoperfuratrizesleves,eacionadaspormotoragasolinaedestinadasa pequenostrabalhos,quecomportariamodeslocamentodeumcompressordear.Essas perfuratrizes constituem com o motor a gasolina conjuntos nicos, portteis. Para pequenos trabalhosrepresentaomenorcustodeperfurao.Noso,todavia,recomendadospara trabalhos de porte. No tem a mesma potncia que as perfuratrizes de ar comprimido. Osco25ressoresdeardestinadosaoacionamentodasperfuratrizespercussivas podemserestacionriosouportteis.Soestacionriosquandomontadossobrebases rgidasededifcildeslocamento.Namaioriadoscasos,somovidospormotoreltrico, havendo, em conseqncia, necessidade de se dispor de energia eltrica no canteiro. Oscompressoressoportteis,quandomontadossobrerodas,dotadasdepneus. Essescompressoresutilizamnormalmentemotordieselesorebocveisatravsdeuma barra de trao. 411 Funcona2ento das Perfuratrzes Percussvas As perfuratrizes percussivas transmitem broca percusso e, no intervalo entre duas percussessucessivas,umarotaodepequenoarcodecirculo.Simultaneamenteesses dois movimentos ocorrem introduo na perfurao de ar ou gua de limpeza. Portanto, h trs sistemas na perfuratriz, que so: Sistema de percusso; Sistema de rotao; Sistema de limpeza. 41 Sste2a da Percusso Osistemadepercussoconstaessencialmentededuaspartes,ouseja,deum cilindro em cujo interior se desloca o pisto. Este , em geral, formado por uma pea nica, comdoisdimetros,sendoapartededimetromaioropistopropriamenteditoeade dimetro menor o pescoo ou guia do pisto com a face de impacto. Vejamos como se comporta dinamicamente, o mecanismo de percusso: Pisto Esfera figuras Oscilante VIvuIa Tu-uIar: 1) Energia de impacto transmitida por golpe: e = 52 S (RD )/ 4 = 2V /g 52 = presso da cabea do pisto S = Curso do pisto 2 = massa do pisto V = Velocidade de impacto do pisto g = acelerao da gravidade D = dimetro da cabea do pisto ) Energia transmitida por minuto: E = n e = n 52 (S RD

)/ 4 n = Nmero de golpes do pisto por minuto e = Energia de impacto transmitida por golpe 3)Aenergiatransmitidaporminutoestemrelaodiretacomoavano,emminuto,da perfurao, logo: B = k1 E = k1n P2(S RD

)/4 4)Avelocidadeestemrelaodiretacomonmerodegolpeseocursodopisto, portanto: nS = K V Logo, B = k1 P2 S (RD

) /4 k V 5) Reunindo as constantes todas sob uma nica, ou seja, k3 = k1 R/4k Teremos, B = k3 52D

V Conclumosqueavelocidadedepenetraoaumentanarazodiretadapresso mdia, da velocidade de impacto e do quadrado do dimetro.

413 Sste2a de Rotao Nas perfuratrizes modernas so trs os sistemas principais de rotao: Rotao em separado; Rotao Bob; Rotao por eixo de catraca. 1) Rotao e2 Se5arado Usa-se emcasos especiais, quando o material a perfurar temmuita adeso ou frico lateral ou quando o equipamento se tornamuito pesado. Nestescasos, a perfuratriz possui ummotorseparadodeseucorpoearotaotransmitida,deprefernciabuchade rotao. ) Rotao Bo- Neste sistema, a rotao se faz em funo de um anel de catraca, externo ao pisto, e que arrasta o sistema de pisto-broca, atravs de ranhuras existentes no pescoo do pisto. figuras 3) Rotao 5or exo de catraca Estesistemautilizadoemrochasmaisduraseemmaioresprofundidades doqueo sistema anterior e a catraca e lingetas esto montadas externamente ao pisto, acima dele, fazendo-se a transmisso do movimento de rotao atravs de um eixo de catraca. 414 Sste2a de L25eza Osresduos derocha produzidos pelo avano da perfurao devemser removidos do furo para evitar reduo da eficincia ou travamento da broca. Por isso indispensvel que a perfuratriz tenha um sistema de limpeza. A limpeza dos detritos dos furos deve ser a mais rpida possvel, para se obter mxima velocidade de penetrao. Existem, basicamente, quatro sistemas de limpeza: -Ar -gua. -Espuma -Lama Oprimeirosistemamaissimples,porquestodeinstalaoemanuseioda perfuratriz.Utiliza-seosegundosistemaapenasquandoapoeiraassimoexigirouem alguns casos excepcionais (grandes profundidades, etc.). Alimpezaaarnoapresentamaioresproblemas,poisas perfuratrizestmtodasum dispositivoautomticodesopropordentrodabrocaoudashastesrosqueadas.Quando assimforconveniente,poderutilizarperfuratrizesquenosopramosdetritos,maso sugam,pordentrodomesmofurodabroca(sistema"'acum-jetdangersollRand,etc.). Outrosistemautilizadoemgrandesperfuraesumexaustordepoeira,montadoboca do furo. VELOCDADE DE AR REQUERDA E DSPONVEL PARA PERFURAOA funo do ar remover o material cortado do furo e resfriar o rolamento da broca tricnica. Estaremoodomaterialcortadodofundodofuroconhecidacomolimpezadofuro. importantequeaperfuratriztenhaumavelocidadedearsuficienteparamoveros fragmentosderocharapidamenteparaotopodofuro.Seavelocidadeinadequadao materialcortadonoserremovidodofundodofurodentrodeumarevoluodabroca. Dessaforma,elesseroretrabalhadosepartculasmuitofinassogeradas.Umindicativo devolumeinsuficientedearapresenadepartculasfinasnomaterialperfurado.Uma limpezadeficientedofuroimplicanumareduodataxadepenetraoenareduoda vida til da broca.O movimento dos fragmentos na rea anular entre a haste de perfurao e a parede do furo umprocessocomplexoquenopodesermodeladocomexatido.Experimentalmente, Bauer&Crosby(1990) encontraramqueavelocidadederetornodosfragmentospodeser expressa como segue:Um = 26 x p1/2 x d 1/2 Onde:Um = velocidade de retorno dos fragmentos da perfurao, em ft/min;p = densidade do fragmento em lb/ft ;d = dimetro do fragmento em polegadas. Ocompressorda perfuratriz,paraumaboalimpezadofuro,deve fornecerumavelocidade de ar 2,5 vezes superior velocidade requerida para remoo da rocha (Crosby, 1998). Aquantidadede ardisponvelparaalimpezadofuroobedece aequaobsicade fluxo de ar:Q = v x Aonde:v = velocidade do ar;A = rea da seo transversal. Utilizando-seestaequao possvelcalculara velocidadedisponvelparaalimpeza do furo em funo da vazo do compressor da perfuratriz, do dimetro do furo e da haste de perfurao.Areaanulardepassagemdofluxodeara diferenaentrea rea do furo e da haste, conforme figura abaixo. rea anular de passagem do ar de limpeza do furo Fonte: Morais, 1999. O clculo da velocidade de ar disponvel na perfuratriz para a limpeza do furo ser:BV = Q / Aa => BV = .Q / . (Df2 Dh2) =>BV = 18, x Q / (Df2 Dh2)Onde:BV = velocidade de ar disponvel para a limpeza do furo, em ft/min;Q = vazo real do compressor, em CFM (ft

/min);Df = dimetro da coroa em polegadas (in);Dh = dimetro da haste em polegadas (in);18, = fator de converso de unidades. Paraseobterummelhordesempenhoemperfurao,avelocidadedelimpezaum fatorimportantenoequipamentodeperfurao.Avelocidadederetornodomaterial perfuradonofundodofurovariadeacordocomascondiesdeperfurao,isto, densidadedarocha,profundidade do furo,umidadedomaterial,tamanhoda partculaeas condiesdomacio(presenadedescontinuidades).Oconsensodamaioriados especialistasqueafaixadavelocidadedoarde5.0007.000ft/min(1.5252.15 m/min)representaosvaloresmnimosparamaterialsecoe7.0009.000ft/min(2.15 2.75 m/min) para material mido ou de densidade elevada, como por exemplo o minrio de ferro. de mxima importncia que a quantidade de ar necessria perfeita limpeza do furo sejasuficienteparaexpulsofcildaspartculasprovenientedadesagregaoproduzida pelos impactos da pastilha sobre a rocha. Paralimpezacomgua,tornam-senecessrioscuidadosespeciais.Primeiro,a pressodeguadeveserigualoulevementeinferiorpressodoarnahorademaior formaodep,queoembocamento.Devidoaisto,asperfuratrizesmodernasvm equipadascomcabeoteautomticoqueabreaadmissodeguade ar comprimido,tudo pela mesma alavanca de comando.Oscuidados tidos ultimamentecom as perfuratrizes tmresultado emsoprochamado adicional, que combina limpeza de gua e ar e d, ao concluir a perfurao, um sopro final, para perfeita limpeza do furo, atravs da paralisao da perfuratriz e uso integral do ar para limpeza. A mistura gua + detergente (espuma) est se impondo cada vez mais, principalmente em minas subterrneas. Essa mistura resulta numa atmosfera livre de poeira. A limpeza com espumanecessitadepequenosvolumesdegua,comissose-eliminagrandes instalaes. Numainstalaoparaautilizaodeespumasnecessrioumtanquede80a100 litrosqueosuficienteparaumajornadadetrabalho.Misturacomguanumaproporo 1:800 a 1:000. Otanquepressurizadopelalinhadearcomprimidodaperfuratriz.Umamangueira conduz a mistura a um atomizador, onde o mesmo injeta o lquido no fluxo de ar que vai ao sopro da perfuratriz.

3 LAMAS DE PERFURAO Desde os primeiros poos perfurados pelo sistema rotativo, j se usa de forma bem simples umcompostoabasedeguaquetemporobjetivoprincipallubrificarabrocadurantea perfurao.Sendoassim,osprimeirosfluidosdeperfuraodesenvolvidosforamosde baseaquosa.Aolongodosanos,aslamasBaseguapassaramaserincorporadaspor diversassubstnciasparaquealgumasdesuascaractersticasefunesfossem melhoradas. Algumas destas substncias so: argilas, lcalis, sais, polmeros, gotas de leo (formando-seasemulses)evriasoutrassubstnciasinsolveiscomobarita,bentonita, argila e cascalho em suspenso. Ascomposiesdestaslamasdependementodassubstnciasnelasdissolvidas,dos materiaissolveisoudispersosnasformaesrochosasperfuradas,daquantidadede infiltrao da lama nos poros das formaes e outros. Aslamasdeperfuraosoumaclasseespecialdosfluidosdeperfuraousados principalmenteparaaexploraodepoosdepetrleo.Otermo'lama'serefere basicamenteconsistnciaespessadestefluido,caractersticaestaobtidaatravsda adio de inmeros materiais e elementos qumicos.Existem inmeros tipos de lamas de perfurao, que so classificadas de acordo com a fase do fluido, alcalinidade, disperses e tipos de elementos qumicos utilizados.SegundoFERRERA(2002),umavariedadedefluidosdebaseaquosavemsendo desenvolvida desde o incio da perfurao dos poos de petrleo, porm podemos destacar como componentes clssicos das lamas de base aquosa, a barita e a bentonita. A barita o nomecomercialdosulfatodebrio(BaSO),empregadobasicamenteparaaumentara densidade do fluido (GRAYDARLEY, 1981). A barita por ter uma densidade elevada, algo prximo de ,5kg/m, fazcom que a lama fique mais densa, ajudando na estabilizao da coluna de perfurao no fundo do poo. Quantomaisprofundoforopoo,maisdensadeveseralamapararesistirpresso hidrosttica a que o poo estar submetido. J a bentonita uma argila de origem vulcnica quepossuiumagranulometriamuitofina(inferiora0,002mm)etemcomoprincipal componenteamontmorilonita(GRAYDARLEY,1981).Amontmorilonitaum argilomineraldogrupodasesmectitas(estrutura2:1),apresentaformalamelar,elevada atividadeeseexpandemnapresenadegua.Estapossuiinmerascaractersticas, destacando-se sua ao como viscosificante (diminuio da viscosidade), redutor de filtrado dentre outras. Asformulaesdaslamasdebaseaquosaforamevoluindoaolongodotempo,ouseja, diversassubstnciasdissolvidaseemsuspensoforamsendoincorporadoseseu desempenhooperacionalfoisendotestado.Apartirdoestudoedotestedestasnovas formulaes,diversosparmetrosoperacionaisdefiltrao,deviscosidade,delubrificao da broca, de toxidade, de densidade e de sua influncia na taxa de perfurao, foram sendo analisados.Atravs da anlise doresultado destes testes, as novas lamas foram evoluindo ao longo dos anos e passaram a ter formulaes mais especficas para cada tipo de poo a ser perfurado, ou seja, passaram a desempenhar cada vez melhor as suas funes. Sendo assim, alguns exemplos destas melhorias das lamas ao longo dos anos foram sendo obtidas (FERRERA, 2002): Oamidofoiconsideradoumbomagenteredutordefiltradoepassouaserempregado tanto em formulaes de base aquosa quanto oleosa; Nosanos0,oagentedispersante(redutordeviscosidade)maispopularparaosfluidos de perfurao era o quebracho (tanino vegetal de colorao avermelhada). Estas lamas, que continham quebracho, possuam elevado pHe tinhamcomo caracterstica a baixa fora gel e a grande tolerncia incorporao de slidos; Aps os fluidos contendo tanino (quebracho), foram desenvolvido os fluidos base de cal (Lime Muds), que possuam basicamente as mesmasLimparofundodopooelevaroscavacos(fragmentosderocha)deperfuraoata superfcie; Manter os slidos em suspenso durante a ausncia de bombeamento; Exercerpressohidrostticasobreasformaes,demodoaevitaroinfluxodefluidos indesejveis (kick); Sustentar as paredes do poo evitando seu colapso; Resfriar e lubrificar a broca; Alm destas funes bsicas, existem determinadas caractersticas consideradas desejveis slamasdeperfurao,taiscomo:seremfacilmentebombeveis;seremestveis quimicamente,terembaixograudecorrosoeabrasoenocausaremdanoss formaesrochosas.Almdisso,importantequeaslamastenhamumbaixocustode aquisio e serem facilmente separveis dos cavacos na superfcie. 5. Lubrificao e manuteno de perfuratrizes A boa lubrificao caracterstica essencial, no s da longa vida de uma perfuratriz, comotambmdeseurendimento.Paraseconseguirboalubrificao,torna-senecessrio ter um lubrificador adequado e o leo lubrificante recomendado. Nos modelos antigos, o leo lubrificanteeracolocadonaprpriaperfuratriz,numlubrificadorembutidoqueamesma possua. Este lubrificador embutido no tinha capacidade suficiente para longas operaes e exigiaquesecompletasseseunvelcommuitafreqncia.Devidoaisso,passou-sea adotar o lubrificador externo mquina, localizado na linha de ar. o chamado lubrificador de linha. 51 Lu-rfcador de Inha O lubrificador de linha consta de um dispositivo intercalado de linha de ar, pouco antes da perfuratriz. Poder ser individual ou coletivo, servindo, neste ltimo caso, a mais de uma perfuratriz,atravsdeummanifold.Olubrificadorfornececorrentedearoleo perfeitamente dosado de acordo com a quantidade que est sendo consumida. EsteVenturi permiteregulagem para ajustes corretos. Verifica-se na perfuratriz,sea lubrificao est correta, de modo seguinte: -Colocandoamodiantedadescargadear,pormeiominuto,deve-seformarleve camada de leo na leo na pele, indicando isso existe uma descarga de ar com leo vaporizado. -Opunhodabrocadeveficartambmlevementelubrificado,duranteoservio, indicando tal fato que o leo atingiu todas as partes da mquina. -O leo escorrendo pela perfuratriz indica o excesso e dever ser corrigido. Oslubrificadoresdeveroterdimensesadequadas,conformeotamanhoenmero dasperfuratrizes.Aquantidadedeleodolubrificadordevesersuficienteparaoconsumo de um turno. 5 Ieo Iu-rfcante O consumo de leo lubrificante de 1,5 cm

/m

de ar comprimido. A colocao correta deumlubrificadordelinhadeaproximadamentemdaperfuratriz.Destaforma,no prximo demais para atrapalhar o operador, nem longe demais para poder produzir depsito de leo nas paredes da tubulao. Comleolubrificanteutilizam-seosleosdasrie"#ock-DrillOilsquetemas seguintes caractersticas importantes: Boa adesividade - O leo deve ter boa resistncia de pelcula e, como tal, deve ter aditivos do tipo EP (extrema presso). Boaemulso-Oarcomprimidonormalmenteestmaisoumenossaturadodevapor d'gua. O leo lubrificante deve possuir aditivos que permitam uma perfeita emulso com a gua, sem que haja perda das propriedades lubrificantes. O leo deve tambm ter, com isto, propriedades anticorrosivas. ViscosidadecorretaOleolubrificantenodeveterumaviscosidadeelevadademais, para evitar perturbar a ao de vlvulas. A viscosidade tambm no deve ser baixa demais, paranosereliminadacomoarcomprimido.Aviscosidadecorretaparaascondies brasileiras a seguinte: 98,8C - 60 a 70 seg; 7,8C - 500 a 600 seg. Unfor2dade - Uniformidade de lubrificao a altas e baixas temperaturas. PontodefuIgor-Pontodefulgorelevado,afimdeevitar"dieselagemdaperfuratrizem dias muitos quentes. Atxco: o leo deve conter aditivos que evitem irritao de mucosas ou nuseas. Resduo de car-ono 0,% (mximo). cdos Graxos Ivres (% oIcos) - 0,% mximo. Nuncasedevefazereconomianoleolubrificante,considerandooestragoqueum leoincorretopodetrazer.leoscomunsdasrieHD,Motoroils,etc.,noservem.No possuememgeralapropriedadedeseemulsionarem.Umtestefcildeverificara emulsionabilidadedeumleocorretomisturarempartesiguaisleoegua.Aemulso que se forma ter de se conservar no mnimo 2 horas sem separao sensvel. MarcaT5oMarcaT5o Castrol Patent Rock DrillMobil oilAlmo oilOil lightShellTonna Oil F EssoRock Drill Ep 65TexacoRock Drill lubrificant Ep pirangapidril 6----------------- 53 Manuteno 5reventva / consertos Paraaperfeitamanutenodaperfuratrizdeveserobedecidooseguinteprograma de manuteno preventiva: Antes de ncar a o5erao dra: Verificarse asmangueiras de ar e de gua esto limpas de impurezas e/ou de gua de condensao, antes de coloc-las na perfuratriz. Verificar se o lubrificador de linha est com leo suficiente (Nvel do leo do Lubrificador) e na posio correta. Verificar se bucha de rotao est limpa e sem desgaste excessivo. Nvel do leo Hidrulico Condies do Mandril Corrente de trao Condies do carro (troloy) Parafusos soltos Trincas Verifique as alavancas de comando NOTA: Toda anormalidade ou defeito deve ser anotada na parte diria e comunicada ao encarregado, para tomar as providncias. Durante a o5erao dra: Verificar se a lubrificao da perfuratriz est correta. A cadahoras de tra-aIho: Recolher a perfuratriz oficina, desmontar e revisar completamente. Tomandooscuidadosacima,avidadaperfuratrizserlongaeseurendimentoser aprecivel. A fim de complementar uma boa manuteno preventiva com uma boa reviso e umconsertoadequado,serodadasalgumasdiretrizesgeraissobreoscuidadosaoser examinadamaquina,depoisde200horasdetrabalho.Estasoperaesdeexamee consertoestogradualmenteresumidasegeneralizadas.Detalhesparticularesdecada fabricante devero ser examinados junto ao Manual de nstrues do mesmo. Aperfuratriz,quandovemdoservio,deveserdesmontadasobreumabancada.A seguir, as peas sero examinadas antes da lavagem, a fim de verificar como trabalharam e comoalubrificaoestfuncionando.Depois,solavadasemlquidosolventeno-detonante. Cada pea receber sua ateno e ser trocada ou retificada, conforme o caso. 4 Perfuratrzes Rotatvas So perfuratrizes que transmitem broca apenas movimento de rotao, no havendo percusso sobre a broca, sendo assim a demolio da rocha no furo somente por rotao da broca, que trabalha com presso constante. Utilizam toda energia narotao.Alcanamumrendimento timo emrochas brandas. A penetrao determinada pelo desenho da coroa. O comando eltrico ou hidrulico.Com o objetivo de girar as hastes e a broca para efetuar a perfurao, as perfuratrizes possuemumsistemaderotaomontado,geralmente,sobreumaunidadequedeslizano mastro da perfuratriz. Esta unidade geralmente denominada de cabea rotativa.Osistemaderotaoconstitudo porummotoreltricoouumsistemahidrulico.O primeiroutilizadonasmquinasdemaiorporte,poisaproveitaagrandefacilidadede regulagem dosmotores decorrente contnua, num intervalo de 0 a 100 rpm (Jimeno,199). J o sistema hidrulico consiste de um circuito hidrulico com bombas de presso contnua, com um conversor, para variar a velocidade de rotao do motor hidrulico.Na perfurao rotativa, a broca ataca a rocha com a energia fornecida pela mquina hastedeperfurao,quetransmitearotaoeopesodeavano(carga)paraabroca.O mecanismodeavanoaplicaumacargaacimade65%dopesodamquina,forandoa broca em direo rocha. A broca quebra e remove a rocha por uma ao de raspagem em rochasmacias,esmagamentotriturao-lasqueamentoemrochasdurasouporuma combinao destas aes (Crosby, 1998). O equipamento montado sobre uma plataforma ou carreta para facilitar a locomoo. Deacordocomotipo debroca,asperfuratrizesrotativaspodemdemolirarochadevrias maneiras: Perfurao5or corte executa estacom pontas dispostas ao longo da periferia da coroa, so as chamadas drag bits. Perfurao5ora-raso-trabalhacomcoroadediamantes.Soutilizados, principalmente, em abertura de poos,sondagens e etc.Modelosmodernos tm utilizado o equipamento duplo: entre a parede do furo e a parede externa dos tubos, a gua (ou lama) permanece esttica, evitando levitao. A limpeza feita por retirada do material de limpeza (edostestemunhos)pordentrodotubocentral,fazendocomqueaperfuraoea amostragem sejam simultneas. Perfurao 5or que-ra - #oller- heades, usadas em petrleo. Asbrocastricnicasconsistemdetrscomponentesprincipais:oscones,os rolamentos e o corpo. Osconesso montados sobre os eixos dos rolamentos os quais so parte integrante do corpo da broca.Os elementoscortantes dosconesconsistem de linhas circunferenciais de dentes salientes (ex. botes ou dentes). O tipo de formao rochosa de fundamentalimportnciaparasedefinirageometriadosinsertosdetungstnio.Aose projetar uma broca tricnica deve-se procurarmaximizar avida til e a taxa de penetrao. stoumatarefadedifcilequacionamento,poisparasealcanaraltastaxaspreciso insertos de geometria agressiva, que por sua vez apresentam maior facilidade de quebra.A tabela 1 mostra as principais geometrias dos insertos de carbeto de tungstnio com suas respectivas aplicaes.Geo2etra dos nsertos e suas a5Icaes Formao Geolgica Forma do inserto Forma do nserto AplicaoResistncia Compresso Macia Dente alongado Perfuraeconomicamente formaesmaciasque podemserperfuradas combrocasdedentesde ao.Mximataxade penetraocommnimo de fora de avano. 0 10.000 psi 0 69 MPa Mdia Em forma de dente Paraformaomdiae poucoabrasiva.Altataxa depenetraocombaixa 10.000 20.000 carga sobre a broca. psi 69 18 MPa Dura Cnico Paraformaodurae abrasiva.Requeralta carga sobre a broca. 20.000 0.000 psi 18 276 MPa Muito Dura Ovide Para formao muito dura eabrasiva,requerendo altssimaforade avano.Estruturade cortedurveledelonga vida. 0.000 100.000 psi 276 689 MPa Fonte: Security, s.d. PerfuratrzdePIenaSeco-Vemsendocadavezmaisincrementadoosistemade perfurao de tneis e poos de minas a plena seco, pelo mtodo de full-boring. Por este sistema, j tem sido perfurados seces com dimetros de at 170' (.+0m) e shafts de at 2200'(650m)deprofundidade.Oequipamentosemelhanteaodaperfuraopara petrleo,pormodimetrobastantemaior.Osroller-headsfazemoserviodeduas formas: por furo-piloto e alargamento; e por perfurao nica. Procurar na rede euro tunel Vantagens do Sste2a As paredes escovadas so uniformes e o perigo de quebra de rocha remoto. Eliminao do over break, til para o caso de concretagem posterior. Mo de obra muito mais reduzida. Em rochas brandas, a velocidade de perfurao total do sistema superior aos mtodos convencionais que utilizam explosivos. O material extrado uniforme, podendo ser transportado por correias transportadoras. No h abalos devido a exploses. Desvantage2 do sste2a A vantagem da velocidade de perfurao diminui com o aumento da dureza da rocha. Ocustodamquinaelevadoeterdeseramortizadonaobraemqueestasendo aplicado. O fundo (ou soleira) circular. Rase Borng O SistemaRaise Boring um processomoderno de perfurao de rochas,mediante oqualseefetuafurosverticaisouinclinadosentreosdiferentesnveisquedevemser conectados entre si. Nveis estes, ambos em baixo da terra ou um nvel pode na superfcie e o outro nvel em baixo da terra. A5Icaes AperfuraoRaiseBoringestsendoamplamenteutilizadatantonamineraocomo em projetos civis. Entre as principais aplicaes na minerao podemos mencionar: i.Ventilao. ii.Transferncia de material. iii.Furos de Servios. iv.Acesso ao pessoal. Entre as aplicaes em projetos civis, teremos: i.Linhas de escoamento de gua em projetos hidrulicos. ii.Armazenamento de petrleo ou dejetos nucleares. iii.Acesso de diversos equipamentos como cabos, tubos, etc. iv.Ventilao em tneis largos. Equ5a2ento de Perfurao Rase Borng O Equipamento de perfurao Raise Boring formado pelos seguintes equipamentos: i.MquinaRaiseBoring,queproporcionaaforadeimpulsoerotaorequeridapara ruptura da rocha. ii.UnidadedePotencia,queproporcionaaenergianecessriaparaaunidadeRaise Boring. iii.PaineldeControle,quepermiteaooperadordamaquinacontrolaromovimentos vertical e de rotao da coluna de perfurao. iv.Colunadeperfurao,quepermiteconectaraunidadeRaiseBoringcomos elementos de corte da rocha. Estesistemadeperfuraoofereceseguranaerapidez.Obtendoumarelao equilibrada e um baixo custo. i.Oprimeirociclodetrabalhodamquinaefetuasuaoperaoporcimaouporbaixo daterraparaefetuaroquesedenominaofuropiloto.Cadatubopilototemuma largura de 1,5 metros e um peso aproximado de 00 Kg. ii.Ao terminar a operao piloto, que est determinada pela largura do furo, instalada cabearimadora,quedeacordocomascaractersticaseespecificaesdofuro, variaemsuacapacidadededimetro.Umalogradaainstalaodessacabea comear o processo de rimado. iii.Ao ser instalada acabearimadora,comea lentamente o processo derimado. Este processose obtm puxando fortemente de baixo paracimacom uma fora queser determinada pelo equipamento que est sendo utilizado. So numerosas as empresas de minerao peruanas que utilizam este moderno sistema de perfurao. BoxhoIe DrII 43 Perfuratrzes Rotatvo-5ercussvas Estasperfuratrizesapresentamrotaocontnua,almdepercussessobreabroca. Diferemdasperfuratrizespercussivasporqueestas,almdoportemenor,tmrotaoda broca descontnua. Utilizamcercade80%daenergiaemrotaoeorestanteempercusso.Sode acionamentohidrulicoe/oupneumtico.Seudesenvolvimentonosltimosanostem indicado estas como as provveis sucessoras das perfuratrizes de percusso. Ostiposmaiscomunsdeperfuratrizesrotativo-percussivasutilizamoarcomprimido apenas para a percusso, tendo um pisto totalmente livre. Algumas caractersticas so essncias: - Separao completa de rotao e percusso. - Presso constante e elevada sobre a coroa.-Controlesindependentesdarotaoedapercusso,permitindosuaadaptaoa cada tipo de rocha. - Desenho especial da coroa, sua forma e constituio de pastilha so de acordo com a natureza da rocha. Atualmente,asperfuratrizesconvencionaisaindasuperam,emalgunscasos,as perfuratrizesrotativo-percussivas,devidomaiormobilidade,aomenorcorte,aomenor custo de aquisio e a menor inverso de equipamento. Asperfuratrizesroto-percussivasgeralmenteexercemumpapelmenorquando comparadas com as mquinas rotativas nas operaes mineiras a cu aberto. Sua aplicao limitadaaproduodaspequenasminas,perfuraosecundria,trabalhosde desenvolvimentoedesmontecontrolado.Porm,osistemadefuroabaixooudefundode furo(downthehole)comdimetrodeperfuraonafaixade150mm(6)a229mm(9) vem ganhado campo de aplicao nas rochas de alta resistncia por propiciar maiores taxas de penetrao quando comparadas com o mtodo rotativo.Os equipamentos roto-percussivos se classificam em dois grandes grupos, segundo a posio do martelo: martelo de superfcie (Top-Hammer); martelo de fundo de furo (Down The Hole).Pormuitosanosestesequipamentosforamoperados,exclusivamente,usando martelospneumticos.Nosltimos15anosmquinashidrulicastmsidointroduzidasno mercado. O altocusto de capital das perfuratrizes hidrulicas compensado por ummenor custooperacionalemaiorprodutividadequandocomparadascommquinaspneumticas (Crosby, 1998). 3 FUNDAMENTOS DA PERFURAO ROTO-PERCUSSIVAA perfurao roto-percussiva se baseia na combinao das seguintes aes:Percusso: os impactos produzidos pelas batidas do pisto do martelo originam ondas de choque que se transmitem rocha. Rotao: com este movimento se faz girar a broca para que se produzam impactos sobre a rocha em diferentes posies.Presso de avano: parasemanter emcontato a ferramenta de perfurao e a rocha exercida uma presso de avano sobre a broca de perfurao. FIudo de I25eza: o fluido de limpeza permite extrair os detritos do fundo do furo.Oprocessodeperfuraodarocha comestesistemasedivideemcincoetapas,tal como na figura 10. FiguraFases de formaco do furo para o mtodo roto-percussivo Fonte Hartman. a) Contato da broca com as rugosidades da rocha;b) formao de fraturasradiais a partir dos pontos deconcentrao de tenses e formao de uma cunha em forma de V;c) pulverizao da rocha da cunha por esmagamento;d) formao de fragmentos maiores nas zonas adjacentes cunha;e)evacuaodosdetritospelofluidodelimpeza.Estaseqnciaserepetecomamesma cadncia dos impactos do pisto sobre o sistema de transmisso de energia para a broca.Orendimentodesteprocessoaumentaproporcionalmentecomotamanhode fragmentos de rocha liberados durante a perfurao, porm deve-se respeitar o tamanho da rea anular entre as paredes do furo e da haste. figuras 44 Perfuratrzes de Furo Baxo (own The Hole ou In The Hole) Acionadashidraulicamentee/oupneumaticamente,sosimilaressanteriores,mais executamfurosmaioresemaisprofundos('at9').Aperfuratrizdissociadaemduas partes,ficandoarotao(emgeralhidrulica)foradofuroeapercusso(emgeral pneumtica) dentro do furo, acompanhando a coroa. Oesforodepercussoparaaextremidadedabrocaondeefetivamenteocorre demolio da rocha para avano do furo, feita nos outros tipos de perfuratrizes atravs de segmentodeaounidoporroscaschamadashaste.Dessaforma,aoseatingir profundidadesrazoavelmentegrandes,estaremosproduzindooesforopercussivona superfcieetransmitindo-opormeiodashastesataextremidadedofuro.Decorreda haverconsiderveldissipaodeenergiaprejudicandooavanodaperfurao.Estas perfuratrizesforamdesenvolvidasparaevitaressadissipaodeenergia.Ummecanismo depercussoaoinvsdeficarnasuperfcie,estnaextremidadedabroca,juntocoma coroa,isto,juntopartemaisexterna dabroca,aquetrabalhacontraarocha.Dessa,a energiadoarcomprimidoconvertidoempercussoaplicadopraticamentetodona perfurao, eliminando-se as dissipaes ao ngulo do colar de haste. Comparando-seasperfuratrizespercussivo-rotativasnotam-sevantagense desvantagens com as perfuratrizes de furo abaixo. ESQUEMA DA DTH Vantagens -No ocorre dissipao de energia de percusso no colar de hastes. -A limpeza do furo mais eficiente. -O rendimento em metros de furo maior para a mesma quantidade de ar comprimido. Desvantagens -A velocidade de perfurao menor. -A ruptura ou travamento do colar de haste (onde significa perda total da perfuratriz); -A vida til das pastilhas menor. -No trabalha bem em rochas muito fraturada ou na presena de gua. Avano AVANOS ( sistemas de avano) :Soossistemasquetransmitemesforoperfuratriz,pressionando-aparaqueno salte.Os principais so : MarteIetes so-re avano 5neu2tco; Em desuso, ao por ar comprimido. Economizam-se mo de obra, presso uniforme economiza brocas, boa produtividade da perfuratriz.No se usam mais em tneis, e a cu aberto chamam-se "bencher. Paraqueocorraumtrabalhoefetivodedemoliodarochaeconseqente desenvolvimentodaperfurao,necessrioquesejaexercidoumesforosobrea perfuratriz. esse esforo, aliado percusso e rotao, que faz progredir o furo. Oesforopodeserexercidofisicamentepelooperadordaperfuratriz.Essetipode avano,sendooavanoaentidadequeproduzoesforo,utilizadonasperfuratrizes manuais.O esforo do homemsobre a perfuratriz transmite-se broca e a pastilha. Sema aplicaodesseesforo, ouquandoinsuficiente,aperfuratrizficasaltitandonaperfurao, improdutivamente. Anecessidadedareduodecustosdamo-de-obraeametadeprocurarsempre aumentaraproduolevaramaodesenvolvimentodeavanosqueprescindemtotalmente doesforohumano.Destaformaapareceramsistemascujafinalidadeadeexercer presso sobre a perfuratriz. Nos servios de escavao a cu aberto, os sistemas adotados so: - Avanos pneumticos; - Avanos de Corrente; - Avanos de parafuso. Avano 5neu2tco osistemadeavanoacionadoporarcomprimido.Umconjuntopisto-cilindro ligadoperfuratriz.Oesforosobreaperfuratrizproduzidopelodeslocamentodopisto contra o cilindro apoiado em um ponto fixo. O avano pneumtico poder ser: -Simples; -Retrtil; -Telescpico; -Automtico etc. Oavanosimplesjfoidescrito.Emalgunscasosutilizam-sedoispistes concntricos,quepermitemnosavanaraperfuratriz,comtambmrecolh-la;temos entooavanoretrtil.Emlugaresconfinados,oavanopoderapresentarproblemasde espao e ento executado sob forma telescopia, em diversas seces. Otiporetrtilpodeseradaptadoaescadas(sistemasuecodeperfuraosobre escadas),permitindoaooperadormovimentarduasperfuratrizessimultaneamente.O avanoautomticoavanaerecolheautomaticamente,trabalhasobreescadaseum operador poder operar trs perfuratrizes, com auxlio do mesmo. Quandosedesejaobtermaiormaneabilidadedoequipamentoouquandoas perfuratrizes,devidoaseuporte,nopermitemmanuseioamo,somontadassobre avanos de lana, manobrados hidrulicos ou a mo. Os avanos movimentam a perfuratriz atravs de um motor pneumtico, que aciona uma corrente, formando as perfuratrizes sobre avanodecorrente.Outrasvezes,aperfuratrizacionadapelomotor,atravsdeum parafuso, constituindo as perfuratrizes sobre avano de parafuso. Agarratravadanosolo,emposiofavorvel.Oavanopneumticorecebear comprimido atravs da entrada indicada com o n6 na figura acima. A vlvula de regulagem (8) permite ento adequar o fluxo de ar que adentra o sistema de avano. Esse ar desloca o pistorelativamenteaocilindro.Comoocilindroesttravadonosolopelagarra,opisto exerceaocontraaperfuratriz,isto,surgeumesforodaperfuratrizcontraabrocae destacontraofuro.Aumentando-seofluxodearatravsdavlvula(8),aumenta-sea presso da perfuratriz contra a broca. As vantagens do avano pneumtico sobre o manual (exercido pelo operador) so: -Economiademo-de-obra.Umoperadorpoderoperardoisoutrsconjuntosavano-perfuratriz; -Apressodeavanomantidacommaioruniformidade,resultandoemeconomiade brocas; - Maior produtividade da perfuratriz. Osavanospneumticossomuitoempregadosnaescavaodetneis.Nas escavaes a cu aberto aparecem com o nome de "bencher. Avanos de corrente Noavanodecorrenteoesforosobreaperfuratrizexercidomecanicamentepor uma corrente ligada a ela, tracionada no sentido de provocar presso da perfuratriz contra a broca e desta contra a rocha. Os principais componentes do avano de corrente so; 1-Estrutura de suporte 2-Placa deslizante -Motor -Corrente 5-Roda dentada Aestruturadesuporteconstitudapordoisperfisjustapostos.Naextremidade superior do suporte fica a roda dentada por onde passa corrente. O motor acionado por ar comprimido e solidrio estrutura possui uma roda dentada que faz a corrente caminhar. Avano de corrente; Robustos,consertofcil,pressoconstante.Quantomaisbrandaarocha,maiora velocidade de perfurao.So os mais comuns Fig. Principais componentes do avano de corrente Aplacadeslizante,quesemoveaolongodaestruturadesuporte,estpresaa corrente. Em conseqncia, funcionando-se o motor, este movimenta a corrente que por sua vez desloca a placa. A perfuratriz fica parafusada na placa deslizante e desloca-se com ela. Oavanodecorrentelargamenteutilizadonostrabalhosdeescavaoacu aberto. Embora a perfurao possa no apresentar grande precisocomrelao direo, essetipodeavanomuitorobustoefacilmentereparvel.Apressoexercidasobrea perfuratriz constante, de maneira que, quanto mais branda a rocha, maior a velocidade de perfurao. Avano de 5arafuso Avano de 5arafuso; Vantagens: velocidade de perfurao constante e alta, posio externa e superior do motor o torna invulnervel a choques, grande vida til do parafuso.Desvantagens: quebras na estrutura de suporte, parafuso danificado tem de ser trocado por novo. Nesse tipo de avano o esforo sobre a perfuratriz exercido mecanicamente por um longoparafusoquesubstituiacorrentedoavanodecorrente.Aperfuratrizpresapor meiodeparafusosnumaplacadeslizantequepodeserdeslocaraolongodaestruturade suporte.Aplacadeslizantetemnabaseumaroscaquepenetradapeloparafusodo avano.Oparafusogiraporaodeummotoraarcomprimidoqueficanaextremidade superior da estrutura desuporte. medida que o parafuso gira, a placa deslizante sobe ou desce na estrutura conforme o sentido de rotao dado ao parafuso. Quando o parafuso gira nosentidodefazeraplacadeslizantedescer,entoexercidoumesforosobrea perfuratriz, que provoca o avano. As partes componentes principais do avano de parafuso so, portanto: - Estrutura de suporte; - Parafuso; - Placa deslizante com rosca; - Motor de rotao. As vantagens geralmente apresentadas para o avano de parafuso so: - Maior rapidez na perfurao - A posio do motor na extremidade superior torna-o menos vulnervel a choques - Vida til do parafuso da ordem de 50.000m de perfurao. Como desvantagens so apontadas: - A estrutura de suporte, constituda de liga especial de alumnio, facilmente danificvel por choques; - No caso do parafuso ser danificado, no resta alternativo seno substitu-lo. Asvantagensedesvantagensindicadasacima,quandocomparadascomasdo avanodecorrente,mostramvantagensacentuadasdesteparaosserviosnormaisde escavaoacuabertoparademolio derocha.Ocorrendoavarianacorrentepodem-se substituiralgunselospararepar-la.Tambm,ocorrendoavarianaestruturadesuporte, poder ser reparada, por no ser feita de liga especial. LOCOMOO: Existemtrstiposdedeslocamento:entrefuros,abrigoduranteexploses,mudanade frente de trabalho. Loco2oo2anuaI:pequenasperfuratrizesparadistnciaspequenas.Paradistncias maiores, caminho basculante. Loco2oo traconada: as perfuratrizes e avanos so montadas em chassis sobre rodas.Equipamentos de peso mdio, trao manual para pequenas distancias. Loco2oo 5r5ra: montadas sobre tratores, geralmente de esteiras, que podem inclusive rebocar os compressores de ar.Para equipamentos possantes. TAMANHO DAS PERFURATRIZES: PerfuratrizesMANUASsousadasem:pequenaspedreiras,pequenoscortes rodovirios,serviosqueexijampequenaproduomensal,desmontedematacese aprofundamentodeescavaoparafundaes,fogachosempedreiras,perfuraes espordicasemjazidasparapavimentaoeacabamentodecortesevalasdedrenagem.Transportadas manualmente em pequenas distancias e em caminhes. BENCHER (perfuratrizes emcarretas).O bencher(perfuratriz+ avano), associando uma carreta sobre dois pneus de borracha macia forma um conjunto tambm chamado bencher, de fcil deslocamento tracionado e que precisa ser bem ancorado para o trabalho.Furos de mais dem. Em desuso WAGON-DRILL:mesmoconceitodobencher,massobrequatrorodasecombarrade trao.Motorderotao.Permiteperfuraesinclinadasat0comavertical.Freiose estabilizadores, brocas de extenso.Dimetros de furo de 0 a 6 mm, perfuratriz de 5 a 170kg.AceitamDTHparafurosdedimetroatpolegadas.Uso:desmontepara britagem,escavaorodoviria2ecategoria,escavaoparafundaodebarragens, desmonteparaproduoderachocomafinalidadedeenrocamento,perfuraopara ancorar muros atirantados. PERFURATRIZSOBRETRATOR:(AIRTRACK,CRAWLERDRILL)tratordeesteiras acionado por ar comprimido, brocas de 27 a 5 mm, perfuratrizes de cerca de 0 kg, avano decorrente,consumodearcercade17m

/mine7kg/cm2.AceitamDTH.Muitas alternativas quanto a tamanhos.Existem com duas perfuratrizes trabalhando com o mesmo sistema de ar.Angulao frontal ou lateral muito verstil. Usos: Co2 u2a 5erfuratrz 5ercussvo-rotatva e avano de corrente:Escavaode:bancadasempedreiras,fundaobarragens,cortesrodovirios, perfurao poos, ancoragem, injeo de cimento. Co2 duas 5erfuratrzes e dos avanos de corrente: Escavaodebancadasbaixas,aberturadevalaseassentamentodedutos, perfuraessecundrias,escavaorodoviriasegundacategoriacomexplosivoepr-fissuramento.Co2 2otor de rotao, DTH e avano de corrente: Escavao em bancadascom dimetros de a 9 e profundidades maiores que 25 m. Co2 2otor de rotao, avano 5neu2tco ou de corrente e co25ressor 5r5ro: Furos de dimetromaior que e grandes profundidades; servios de alta produo (> 100 000 m

mensais) e s quando o topo da bancada suporta seu peso. PRODUO HORRIA DA PERFURAO: Fg nguIos e 5oses de 5erfurao de 5erfuratrzes so-re trator PRODUO HORRIA DA PERFURAO Fases de u2 ccIo de 5erfurao: T1)alinhar a broca e embocar o furo (tempo fixo); T2)perfurao (tempo varivel com profundidade, tipo de rocha, velocidade de avano da perfuratriz; T)manuseio e colocao de hastes (tempo fixo para cada extenso); T)retirada das hastes (tempo fixo para cada haste retirada); T5)deslocamento para novo furo (tempo fixo). T = T1+T+T3+T4+T5 Cha2andoon2erode2nutosefetva2entetra-aIhados5orhora, (geraI2ente 5), e H1 a extenso do furo e2 2etros, te2os, e2 2etros 5or hora,Ph = 60 .. H1 / T 6 BROCA INTEGRAL uma pea nica, de ao especial, perfil sextavado, dotado de um furo longitudinal e composto de punho, colar, haste e coroa. O furo longitudinal permite o fluxo do agente de limpeza, possuindo um alargamento no punho onde se aloja a agulha da perfuratriz. Usa-secomumenteumtipodepunho,cujocomprimentode108mm()e chamadodepunholongo.Apresentaavantagemdepropiciarmaioralinhamentoao conjunto de perfuratriz broca do que o punho curto usado antigamente. Nas brocas de 25, mm(1),fabrica-sealmdopunhonormalochamadopunhoextra-longo,com159mm(6 ), utilizado em perfuratrizes de maior potncia. Opunhosealojanabuchadaperfuratrizrecebendoatravsdestaomovimentode rotao.Almdisso,recebediretamenteemsuasuperfciedeimpacto,aenergiade percusso do pisto. A adaptao do punho bucha deve ser precisa e para tanto as peas so fabricadas obedecendo norma SO. Ocolardelimitaapenetraodabrocanointeriordaperfuratriz,recebendodestaa pressodeavano.Serveaindaparaprenderabrocaaoseguradordaperfuratriz, impedindoumaeventualperdadaferramentaaoseatravessarcavidadesdarochaem perfuraes verticais, permitindo alm do mais a sua retirada do furo quando necessrio. A haste constitui a parte central da broca integral, atravs do qual transmitida coroa a energia de percusso, a rotao e a presso de avano recebido da perfuratriz. coroainseridaumapastilhademetalduro(carbonetodetungstnioecobalto)e que vem aser a parte querealmente executa a quebra da rocha. Acoroa possui ainda um orifcio,porondeescoaoagenteresponsvelpelalimpeza.Asdimensesideaisdacoroa foramobjetodelongosestudosetestesecomoresultadosohojeutilizadososseguintes valores: = 4 =822R= 11 Asbrocasintegraissofabricadasnaschamadassriesconstitudasdemdulosde comprimentosedimetrosdeterminados.Osmdulosdeumadeterminadasrieutilizados paraseatingirumacertaprofundidadenumdadoservio,constituioquecomumentese denomina escala. Paraperfuraeshorizontaisfreqentementeastrocassofeitasacada1,60moua cada 2,0m. J em perfuraesverticais, de baixo paracima, as trocasse efetuam normalmente a cada 0,80m ou 1,60m. Parapossibilitarqueumadeterminadabrocasejaintroduzidanofuroexecutadopela brocaanteriordeumamesmasrie,asbrocassucessivasvoreduzindograduale progressivamente o dimetro em 1mm. Geralmente as brocas de 0,0m dassries 11 e 12, so utilizadas noscasos em que, face scondies deservio, haja dificuldade para iniciar o furo (emboque)com brocasde maiores comprimentos. Asbrocasdassries21,perfil19,0mm(/")esrie1,perfilde22mm(7/8),so utilizadas comumente na perfurao dos fogachos. Asbrocasdasrie1e2perfilde25,mm(1")sousadasnormalmenteem perfuratrizes de maior potncia providas de mecanismo de avano. BROCAS PERCUSSIVAS Brocaspercussivasgeralmentetmumpapelminoritriosecomparadacomas maquinasrotativasnasoperaesdesuperfciedeminerao.Suasaplicaesesto limitadaspelaproduodeperfuraoempequenasminas,perfuraessecundrias, desenvolvimento do trabalho e controle de detonao. A dois tipos principais de perfurao ( ). As mquinas menores utilizam brocas do tipo impulso alocadas ( ) ( ) designados para ( ) o ar compressor requerido. Os tamanhos tpicos dosburacossode6-150mm(2-6)emmdia.Asmquinasmaioresso()ealto confinadas. As torres de perfurao permitem um pao nico de perfurao de 7,6-15,2 m ( 25-50ps)comtamanhosdeburacosnamdiade120-229mm(/9")dedimetro. Essasmquinasmaioressoquaseexclusivamenteoperadasusandomartelosdefuro baixo.Por muitos anos essas mquinas foram exclusivamente operadas usando-se martelos pneumticos. Nos ltimos quinze anos mquinas hidrulicas tm sido introduzidas na classe detamanhosmenores.Omaiorcustocapitaldestasbrocashidrulicasacompensao peloscustosmaisbaixosdeoperaoeoaumentodeprodutividadecomparadocomas mquinaspneumticassemelhantes.Outroaspectoqueestsetornandocadavezmais importanteareduodebarulhoproduzidopelasbrocashidrulicas.Asvantagensdas mquinas hidrulicas podem ser sumarizadas como se segue: a)Elas so ( ), movidas a diesel e no requerem um compressor auxiliar para operao de perfurao; b)Aenergialiberadaemcadapancadaincrivelmentemaiorqueacontraparte pneumtica resultando em taxas de penetrao mais rpidas; c)Afaltadearexauridoresultaemnveismaisbaixosdebarulhoeproblemasde resfriamento reduzidos se comparado com as brocas pneumticas; d)O consumo de energia at 66%; e)Mquinas reduzidas e ( ) ( ) . Abrocapercussiva()ofereceumnmerodevantagensacimadasbrocasdefuro baixo.Brocas()frequentementetemtaxasdepenetraomaiorquebrocasdefurobaixo emburacos()namesmaoperaocomarpressurizado,desdequeareacommartelo pisto possa ser mais larga que a rea do furo de detonao. Com os martelos de furo baixo a rea pisto deve necessariamente ser menor que a rea do furo de detonao. Brocas ( ) podemperfurarburacosmenoresqueasmquinasdefurobaixo,asquaissolimitadas pelo tamanho mnimo de aproximadamente 100mm (), as quais fazem delas atrativas para o trabalho de perfurao secundria. Finalmente a ferramenta de perfurao nunca estno buraco,ento,noamedodelaserperdidanoburaco()poroutrolado,paraburacos maiores que 150 mm (6) a mquina de furo baixo necessria. As perdas energticas na ( ) de perfurao, particularmente por tudo exceto os buracos ( ), contribuem para diminuio dataxadepenetraocomaprofundidadeparaasbrocas().Alocalizaodomartelo diretamenteatrsdo()numamquinadefurobaixosignificaperdasenergticasmuito baixassemseesquecerdaprofundidadedofuro.Almdomais,oarusadoparaoperaro martelo diretamente favorvel para ajudarna remoo( ) da broca do furo de detonao. Duas outras vantagens das mquinas de furo baixocomparados com as brocas ( ) so que ( ) ( )so afetados por ter o martelo no furo de detonao e uma vida longa pelas brocas ( ) e()sorealizadosassimqueelesnosorequeridosparatransmitirenergiadomartelo para o ( ). EQUIPAMENTO SECCIONADO Roscas: Aprimeiracaractersticadoequipamentoseccionadosoroscasquepermitemo acoplamento das diferentes partes entre si. Existem, de acordo com o dimetro e de acordo comofabricante,muitostiposderoscas.Todaselassoesquerda,poisarotaodas perfuratrizes sempre levgira. Rosca macho e fmea Rosca Tandem Rosca dupla T-Rosca T R-Rosca CordaC-Rosca C GD-Rosca Luvas: Chamam-seluvasaspeasquefuncionamcomoelementosdeligaoentreas hastes, entre as hastes e punhos, e entre as hastes e coroas. Luvas com asas Luvas com estrias externas Punhos: O punho uma das partes mais importantes da broca integral, pois representa a parte da broca que entra em contato com a perfuratriz e recebe todos os impactos do pisto: Punho Delgado Coroas: Acoroadabrocaintegralpossuiapastilha.Estaapartequerealmentetrabalhana broca, ou seja, a que executa a quebra da rocha. Bit de Botes: Bit de botes tem metal duro de maior resistncia ao desgaste que os bits de insertos. sto possvel devido ao formato favorvel dos botes que permite sua fixao em torno de todos seu contorno quer por contrao quer por presso a frio. Normal:estebittemosbotesfrontaiselateraistodosdomesmodimetro,usualmente empregado em formaes rochosas moderadamente abrasivas. Bit HD: Neste tipo de bit, os botes perifricos so de dimetros maiores que os frontais. Bit extraHD(XHD):osbotesperifricossomaioresaindaquenomodeloHD,utilizados em rochas muito duras e extremamente abrasivas. Bit Retrac: usado em rochas com tendncia de desmoronamento causando problemas para retirar o equipamento do furo. O desenho com estrias e corte em reverso permite a furao ao contrrio.Bit Retrac longo tem um corpo longo e uma saia com dimetro ligeiramente menor do que o dimetrodobit.Ocorteemreversomaisefetivoquenobitretraccurto.Odimetro constanteemtodoocorpodobitajudaaguiarobiteafazerosfurosmaisretos.Sadas grandes para os cavacos so fresadas ao longo do corpo. WBT COM FACE PLANAWDestinam-se perfurao de rochas preferencialmente duras WBT COM FACE CNCAVA So utilizados em rochas fissuradas ou abrasivas WFACE CNCAVA COM CENTRO REBAXADO ("DROP-CENTRE) Destinadasparaaumentaravelocidadedepenetraoemrochasmdiaseduras, fornecendo melhor alinhamento em qualquer tipo de rocha Hastes: Ashastesdevemestarretas,semempenosedevemterasroscasemboas condies,oqueseverificacomgabaritoadequado.Aotrocarumahaste,porestarcom roscagasta,deve-setrocartambmaluva,poisroscanovasobreroscagastanotem longa vida. Haste punho Haste de extenso leve Haste de seco plena Hastes leves para perfurao subterrnea Comoashastessucessivasdeumjogonoexecutamamesmametragem,isto, no "trabalham iguais, em um mesmo furo. Deve-se fazer o rodzio de hastes entre os furos sucessivos. Rodzio de hastesComesterodziomantm-semdiadametragemdashastes,isto,obtm-seos mesmos"metros-hastesparaasdiversashastesdeumjogo.Estametragemdemetros-haste no igual aos "metros-furos, a no ser que o furo tenha o comprimento da haste, ou seja,anoserqueofurosejaexecutadocomumahasteapenas.Assimqueofurofor executadoe,comoavidadahastecalculadaemmetros-haste,necessriocalculara relao que existe entre as duas metragens. Conforme pode ser visto usando-se uma haste de 2 metros para executar um furo de metros,chama-seomesmovalorparametro-hasteemetro-furo(MH=MF=,0m). Usando-se,porm,duashastesdemetrosparaexecutarumfurode6metrosesta igualdade desaparece (MH = 9,0m; MF = 6,0m), pois a primeira haste executou 6 metros de furoeasegunda,metros.Adiferenaentreasduasmetragensaumenta,conforme aumenta o nmero de hastes por furo. A relao entre ambas da pela frmula K = n + 1 2 OvalordeKpodeserconsideradocomoofatordeconversodemetros-furoem metros-haste.EX:Paratornarodesgastedashastesuniforme,isto,paramanterseurodzio,deve-se alternar a posio das mesmas. sto quer dizer que a primeira haste de um furo ser a ltima do furo seguinte, a segunda haste de um furo ser a primeira do furo seguinte, e assim por diante.Paramaiorperfeiodoservioconvenientequesetrabalhecomumaaduas hastes a mais que o necessrio para o furo.Comissoconsegue-seobtermelhorresfriamentodashasteseamdiadevidado jogoseprolonga,pois,quandoumaouduasdashastesatingemofim desuavida,ojogo aindapodecontinuaremservio.Casotrabalhassecomaquantidadejustadehastespor furoquandoaprimeirahastetivesseatingidoseulimite,ojogoestariainutilizado,poisno se deve misturar hastes novas com velhas.Parauniformizarmaisavidaedesgastedasroscasconvminverteraposiodas hastes,entrecadadoisfuros,isto,aroscaqueestmaisprximadacoroa,ficarmais prximadopunho.Paraevitarqueas roscasfiquemsujase/ouqueashastespercamsua ordemdeseqncia,deve-seusarumpequenopardecavaletes.Estescavaletesdevem ficarprximosdaperfuratriz,afavordovento,eashastesdevemsercolocadassobreo mesmo, na seqncia e posio em que sero utilizadas no prximo furo. Cuidados Especiais 1.As hastes rosqueadas devem sempre estar bem firmes. 2.A perfuratriz deve estar bem alinhada com o furo para evitar a flexo da haste. .O embocamento requer muito cuidado. A haste deve estar presa ao segurador (mo-de-amigo)eoembocamentodeveseriniciadocompoucapressodeperfuratrize avano. Quando o furo estiver iniciado, abre-se osegurador e dar-se toda presso perfuratriz e ao avano. .Apressodoavanodeveseruniforme.Poucapressocausartrepidaoe superaquecimento. Muita presso causar flexo da haste. 5.O sopro deve ser contnuo e intenso. Quando a rocha for branda e/ou fraturada, deve-se interromper freqentemente a perfurao e intensificar o sopro. 6.Odesacoplamento deveserfeitosemprecomoauxlio dechavesespeciais.Nunca dar pancadas sobre as luvas para desacopl-las. 7.No se deve jogar as hastes, e nem bat-las. Quando fora do servio,deve-se guard-las em um local prprio, sem perigo de corroso. Acessros Acessrios de trabalho: - Chave de desacoplamento de haste; - Chave de desacoplamento de coroa;- Equipamento de pesca. Acessrios de verificao: - Gabaritos de afiao de coroa e de broca; - Gabarito de desgaste de rosca. Acessrios de afiao e recondicionamento: - Mquina de afiar coroas e brocas; - Mquina de re-rosqueamento. Desgaste FrontaI WOcorre furando-se e2 rocha dura, t5o granto e gnass E2 -ts de -otes ou nsertos os da 5erfera se gasta2 2as do que os frontas, 5or 5ercorrere2 a 2aor dstnca so- a a-raso da rocha Desgaste LateraI WAco2u2 e2 certos t5os de rocha co2o o quartzto WNesse caso o 2aor desgaste dos nsertos na 5erfera arredondando os cantos do nserto Desgaste PeIe de Co-ra WO desgaste t5o 5eIe de co-ra for2ado 5or rochas que 5rovoca2 5ouca a-raso WA ca2ada su5erfcaI do 2etaI duro sofre fadga e surge u2 desgaste 5arecdo co2 5eIe de co-ra, 2as acentuado nos cantos CARACTERSTCAS DAS ROCHAS As rochas classificam-se em trs grupos: gneas Sedimentares Metamrficas #ochas gneas so aquelas formadas pela solidificao de material em estado de fuso (magma), existente no interior da terra. Quando o magma se solidifica lentamente em grandes profundidades, origina rochas chamadas intrusivas, que possuem cristais maiores, ex: o granito. Quandosesolidificanasuperfcie,comonaserupesvulcnicas,asolidificaomais rpida, dando lugar a uma rocha de cristais menores, ex: basalto. Rochas gneas As rochas gneas so alojadas em estado fundido e tambm a grandes profundidades dacrostaterrestreounasuperfcie,atravsdeerupesartificiais.Aprofundidadede alojamentodeterminaarazodoresfriamentoetambmotamanhodosgros.O resfriamentolentodasrochasbemassentadasdemagmasintrusivosqueadmitea formaodegrandesprofundidades,cristaisbemdesenvolvidoseumavastatextura granularresultante.Magmasextrusivos,quesedeslocamparaasuperfciedaterrapor erupes rapidamente so resfriados e possuem granulao fina. Rochasgneassogeralmentedurasemacias;elassorelativamentefceisde perfurarcomomtododepercusso,contantoqueelasnosejamtofissuradase/ou decompostas. #ochassedimentaressoaquelasformadaspeladeposiodefragmentosderochaspr-existentes,erodidaspelagua,ventoougelo,ex:arenito.Podemtambmseformarpela acumulao de material orgnico ou pela precipitao de materiais por meio de reaes qumicas. Rochas Sed2entares Rochassedimentaressoformadasatravsdeacmulosesucessivascamadasde materialrochosoquebradoedecomposto.Omaterialpodeserderivadopelaerosode "massasarenosasetransportadaspelaguaoupelovento,sendoestasdepositadasem camadas.Asformaessedimentarespodemsertambmresultadodeacumulaesde conchasououtrosmateriaisorgnicos,ou elastambmpodem sercompostosdeminerais precipitadosdereaesqumicas.Comocamadassucessivasdesedimentosacumulados, as camadas enterradas perdem gua e so compactadas. Os gros minerais so na maioria das vezes cimentados por fludos circulantes. Quase todas as rochas sedimentares tm uma orientao preferida de formao e portanto suas propriedades tm direes sensitivas. #ochasmetamrficassoaquelasqueseoriginamdatransformaoderochasgneasou sedimentares pela influncia de processos fsicos ou qumicos que formam novos minerais e texturas, ex: quartzito. Rochas Meta2rfcas Asrochasmetamrficassoformadasquandoasrochasjexistentesso submetidasaforasfsicasouqumicase/outexturasestodesenvolvidas.svezes, rochassedimentares(dasquaisasrochasmetamrficassopraticamentederivadas)so submetidasapequenasmudanasduranteacompactao,ascaractersticasoriginaisso claramentepreservada.Entretanto,seestaourochasgneasforemencontradasem grandesmovimentaesterrestres,quandoatemperaturaeapressopassampor mudanas drsticas, novos minerais so formados; ao mesmo tempo, outras caractersticas, assimcomodegrupo,comcaractersticasdonovomeioambiente,soimpressasnelas. Todasessasmudanasocorremsemfuso,eanovarocha,originadaderochasgneas diferentes, referida como metamrfica (mudadas). Rochasmetamrficassogeralmentedurasoumuitoduras,emesmogranuladas, elas requerem normalmente perfuraes percurssivas de mdias a pesadas.Todas as rochas em comum so formadas por minerais silicatados, com exceo das "limestone(pedrascalcrias),queconsistedecarbonatoclcico(calcita,CaCO

);mas minerais formadores de rochas tendem a ocorrer em associaes bem definidas. Quartzos, feldspatosemicassoconstituintescomunsemtodosos trsgruposderochas,visto que anfibliosepiroxniossorarosemrochassedimentares,mascomunsobastanteem rochasgneasemetamrficas.Olivinasegranadassopraticamenteconfinadasarochas gneasemetamrficasrespectivamente,ecalcitabastantedifundidaemrochas sedimentares e metamrficas, mas no a maior constituinte das rochas gneas. Asprincipaispropriedadesdarochaqueteminflunciaparaengenhariadocorporochosoe que tem efeito na perfurao da rocha so: - Dureza - Tenacidade - Abrasividade - Estrutura - Caractersticas de quebra Dureza Dureza a resistncia de uma superfcie plana abraso. sto usado s vezes como uma referenciaparaaengenhariadaspropriedadescaractersticasdarocha,epodeser classificadadediferentesformas.Paraoengenheiro,queesttentandoquantificaro comportamentodarocha,adurezadeumarochaindica quantoimpactonecessriopara causarfalhadentrodarocha(Ex:arupturadarocha). Atabelamostraograudedureza comoumafunodadurezadeMohseforadecompressouniaxial(classificao Protodyakonow). Os testes deMohs assinalam nmeros de diferentes minerais para indicar suasrelativasdurezas.NaescaladeMohs,ummineralvaiarranhartodosessescomuma classificao mais baixa. DurezaMohsMPa (MN/m2) Extremamente dura7 -200 - Dura6 7120 200 Dureza media,5 660 120 Fraqueza mediana ,50 60 Fraca2 10 0 Extremamente fraca1 2 - 10 Tabela . Dureza das rochas e fora de compresso. Poder-se-iadefiniradurezadarochacomoaresistnciadarochaemserriscadaporoutra rochaoucanivete,etc.,comonormalmenterealizadonadeterminaodadurezadosminerais atravs da escala de Mohs. Contudo, salientamos que em se tratando de rocha essa determinao mais difcil, pois a dureza dos gros individuais dos minerais constituintes, pode ser bastante diverso da dureza da rocha como um todo. A tenacidade representa a resistncia da rocha quebra por golpe. A tenacidade pode no ter relao com a dureza, pois vai depender, dentre outros, da orientao dos cristais na massa rochosa, o que faz com que haja uma direo preferencial da quebra. A-rasvdade Abrasividadeum(a)perodopara"desgastarabroca;istodependedacomposio mineraldarocha,comissoodesgastedabrocaproporcional.Ocontedodequartzo usualmente considerado como um confivel indicador de desgaste da broca. Quantoabrasividade,representaodesgastequearochaproduznaferramentadeperfurao. Assim, uma rocha com abundncia de slica, ex: quartzito, produz desgaste acentuado da ferramenta. Textura Atexturaserefereestruturagranulardarochaepodeserclassificadadeacordocom propriedadescomoporosidade,densidade,tamanhodosgrose"folga.Todasestastm um relacionamento definido em relao velocidade de perfurao. Estrutura Propriedades estruturais como falhas junes, planos de fundamento, xistosidade e tipos de contatoentreasrochas,mergulhoebatida,tudoissoinfluencianaforaestruturaldo materialrochosoeconsequentementeafetaraprecisodofurodabrocaepenetraoda broca. Noqueserefereestrutura,aexistnciadediclases,planosdexistosidade,planosde estratificao,entreoutros,teminfluncianaperfurao,porseremcausadedesvios,oferecem maior ou menor facilidade de penetrao da ferramenta, etc. Caracterstcas de que-ra As caractersticas de quebra descrevem o comportamento da rocha quando golpeado com ummartelo;cada tipo de rocha tem umamaneira tpica e um grau de quebra relacionado sua textura, composio mineral e tambm a sua estrutura. Ascaractersticasdequebradediferentes tiposderochassvezesdescrevememtermos de coeficientes de Los Angeles, que uma medida relativa para determinar a resistncia da rocha esmagada. A tabela 5 nos d os valores Los Angeles para os tipos comuns de rochas. Tipo de rochaValores de LATipos de rochasValores de LA Anfibolito19Pedra calcria66 Diorito2Mica gnaisse5 Filito17Mica xisto8 Gabro51Quartzito6 Granito gnaisse52Pegmatito71 Granito cinza5Granito56 .2 - AVALAES DOS NDCES DE PERFURAO DAS ROCHAS .2.1Perfurabilidade - VP Aperfurabilidadeexpressavelocidadedeperfuraodeumaferramentaemuma determinada rocha. Taxa de perfurao est definida como a taxa de penetrao de um pedao de broca na rocha.umapropriedadequenopodeserdefinidacomprecisoporqualquernica propriedademecnica darocha (por exemplo: compressiva ou resistncia trao). uma funodevriaspropriedadesdarochacomocomposiomineral,textura,tamanhode gro, grau de resistir, etc. Assim foram desenvolvidos vrios mtodos empricos por perfurar predizer desempenho em rochas diferentes. ndices tpicos para taxa de perfurao de rocha incluem: - ndice de Taxa de perfurao (DR); - classificao de tipos de rochas baseado na taxa de perfurao de granito de Barre; - teste de Mohs; - Classificao de Protodyakonow. ndce de Taxa de 5erfurao (DRI) O ndice de Taxa de perfurao no uma indicao direta de perfurao no campo, Mas umamedidarelativa da taxa de penetrao. Tambm pode servistocomo um parmetro paraaresistnciademximodarochaaperfurar.Omtodofoidesenvolvidona UniversidadedeTrondheim(naNoruega),etambmfoiaceitoparausocomoum procedimento de teste padro naUniversidade de Helsinque de Tecnologia (Finlndia).Em ambosospasesmuitosdadosrelativosatestesprticosetaxasdeperfuraoforam coletadaseistoindicaqueomtododeDRestrelativamenteseguroeprecisopara predizer a taxa de perfurao da rocha. O DR determinado em base de dois parmetros: (1) valor de fragilidade(S), e (2) Siewers valor de J. (Si avaliam). Estudos efetuados mostraram que existe uma boa correlao entre a perfurabilidade medida no campo e a perfurabilidade obtida em laboratrios atravs do ndice de fragilidade S (ensaio sueco de fragilidade) e do ndice J (ensaio de Sievers). ndice de fragilidade S nicialmente toma-se uma amostra de cerca de 500g, com granulometria entre 16,0 mm e 11,2 mm. O material retido na peneira 11,2 submetido a 20 impactos de um peso de 1 kg em queda de 25cmdealtura..Apsessesimpactosomaterialrepassadonapeneirade11,2mmea percentagem em peso do passante representa o ndice de fragilidade. O valor "de friabilidade S est medido no teste de fragilidade (figura ) que uma medida de resistncia de rocha a esmagar devido a impactos de peso-gota repetidos. Ovolumeagregadodaamostraderochatestadocorrespondeaissodeum0.5kgde agregadocomumadensidadede2.65toneladas/mnafrao11.2-16.0mm.Ovalorde friabilidadeS2,igualporcentagemdematerialdeabaixodotamanhoqueatravessaum 11.2mmseenrededepois doteste agregadoqueesmagaemummorteirocom20pesos-gota. O valor mau para um mnimo de trs a quatro testes paralelos escolhido como o S2, valor da amostra de pedra. S = tamanho da rocha R = agregado de amostra da rocha W = Peso (1 kg) S20 = valor de Fragilidade depois de 20 impactos ndice J (Sievers Um peso de 20 kg pressiona uma amostra de rocha previamente preparada, de encontro a uma haste com ponta em bisel de metal duro. Essa haste gira e o ndice J expressa penetrao da haste, em 1/10 mm, aps 200 rotaes. A perfurabilidade (VP ndice de Velocidade de Perfurao) pode ser calculada pelo grfico: ntroduzir o Grfico fig . O Valor de SJ determinado por um pequeno teste de broca em uma amostra de rochapercussora (figura 5). O valor de Sj uma medida de profundidade do furo expressa em 1/10 mm depois de 200 revolues em um pequeno teste de perfurao. O valor mdio paraa 8 buracos de broca escolhido como o valor de Sj. A orientao da superfcie de rocha precursora para a foliao essencial para a medida; quando o ndice de Taxa de Perfurao calculado, enquanto perfurando normalmente executado paralelo foliao para determinar o valor de SJ. O ndice de Taxa de Perfurao (DR) pode ser calculado usando figura. 6. DR pode entendido como o valor de fragilidade da amostra de pedra corrigido para seu valor de SJ. O ndice de Taxa de Perfurao igual ao S20 totalizando 10; este um valor comum para o granito. TABELA 8 - CLASSFCAO DOS NDCES DE PERFURAO NDCE DE TAXA DE PERFURAO DR EXTREMAMENTE BAXO MUTO BAXO BAXO MDO ALTO MUTO ALTO EXTREMAMENTE ALTO 21 28 7 965 86 11 7 TAXA DE PENETRAONadcadade60foramdesenvolvidos osinsertosdecarbonetodetungstnioparabrocas tricnicas.stopermitiuautilizaodeperfuraorotativaemminascomformaes rochosasmuitoduras.Emtaconitaehematitaespecular,porexemplo,perfuraoporjato penetrante foi substituda por perfurao rotativa devido ao aumento da vida til da broca de 15, m para 96 a 57 m. Uma vez que a perfurao rotativa requer em torno de 1.000 lbf x ftdeenergiaporpolegadacbicaderochaperfurada,enquantoque,aperfuraoporjato penetranterequer100.000lbf-ft/in deenergia,podesev oporquestatransioocorreu (Calder & Workman, 1996).Desse modo, a perfurao rotativa tornou-se comum em minrio de ferro e em outras minas acuaberto.Quandoosfabricantesproduziramperfuratrizesdemaior porte,osdimetros dasbrocasaumentaramde97/8(250mm)para121/(11mm),15(81mm)e, eventualmente, 17(2 mm).SegundoKarananam&Misra,1998,dosvriosfatoresqueinfluenciamataxade penetrao da broca, os seguintes so os mais importantes:1. Parmetros da Mquina: fora aplicada; velocidade de rotao aplicada; geometria do bit (broca tricnica);2. Parmetros da Rocha: propriedades fsicas e mecnicas das rochas; textura e estrutura do gro das rochas; presena de descontinuidades na formao rochosa.Dentreestesfatores,osparmetrosdamquinasocontrolveis,pormas propriedades das rochas no so e variam de acordo com a geologia local.Testesdecampo,cominstrumentaodaperfuratrizparacoletadedados,demonstraram que a taxa de penetrao tem uma relao linear com o peso de avano e com a velocidade derotao.Oresultadodesteestudofoiexpressonaseguintefrmulaemprica(Calder& Workman, 1996):T5 = (61 - 8IogSc) x ( W/Df) x ( RPM/3)onde:Tp = Taxa de Penetrao, ft/