Os benefícios da alta qualidade

Passo importante para escavar túneis rodoferroviários ou explorar plantas de mineração, a perfuração subterrânea invariavelmente exige segurança, precisão e, por razões econômicas, produtividade. Em geral, a atividade é realizada por equipamentos como jumbos, sejam os chamados ‘jumbos de desenvolvimento’, responsáveis por perfurações para aplicação de explosivos, ou ‘jumbos de produção’, que realizam perfurações verticais e laterais, permitindo, entre outras coisas, a instalação de sistemas de ventilação e o aproveitamento mais pleno de jazidas.

Em linhas gerais, os jumbos podem ser descritos como equipamentos com um, dois ou três braços móveis, em cujas extremidades há perfuratrizes capazes de trabalhar em frentes cuja área pode superar 300 m². Atualmente, essas soluções dispõem de recursos de automação que resultam tanto em perfurações conforme as especificações, quanto em operações mais seguras e, ainda assim, mais produtivas.

Em produtividade, por exemplo, a automação proporciona maior precisão em quesitos como localização, direção e profundidade, elevando o aproveitamento das perfurações, ressalta Sandino Leão, engenheiro de aplicação da Sandvik. Normalmente, ele observa, a eficiência dos explosivos não atinge toda a profundidade de uma perfuração, chegando a 4,30 m em um furo com 5 m de profundidade. “Mas com furos bem-posicionados e mais paralelos, esse aproveitamento pode superar os 4,50 m, pois o melhor paralelismo aumenta a eficiência da detonação”, destaca.

Soluções integradas abrangem análise de dados e gerenciamento de tráfego e operações

PRECISÃO

A maior precisão, prossegue Leão, colabora ainda para a execução de perfurações mais profundas, cujos ciclos também são mais bem-aproveitados. “Um ciclo com perfuração de 4,3 m tem um tempo total muito próximo ao de um de 4,9 m e, embora este último seja mais longo, o maior volume escavado representa um ganho expressivo na produção”, justifica. “O padrão das lanças de perfuração de jumbos de desenvolvimento, até recentemente de 4,3 m, já subiu para 4,9 m e até 5,5 m em alguns projetos de mineração.”

Atualmente, a Sandvik disponibiliza jumbos de perfuração e de produção que podem ser subdivididos em três grupos: sem automação (manual), com automação intermediária (limitada a uma única perfuração) e com a frente de perfuração totalmente automatizada. “Nesse caso, o operador simplesmente posiciona o equipamento, que segue a programação estabelecida na área em itens como localização, ângulos e profundidades”, detalha Leão.

A Epiroc é outra fabricante que se dedica ao segmento, englobado na denominação mais genérica de ‘equipamentos para perfuração subterrânea’. Considerando-se o quesito automação, as soluções podem ser escalonadas em quatro níveis, incluindo automação, operação remota e operação autônoma.

O último – e mais elevado – é a integração de máquinas e sistemas em um conceito denominado ‘6th Sense’. “Essa solução conecta máquinas, sistemas e pessoas utilizando não apenas automação, mas também gerenciamento de informações e interoperabilidade de sistemas”, explica Paulo Ribeiro, gerente de negócios para Mineração Subterrânea da Epiroc na América do Sul. “Assim, abrange toda a cadeia de valor e inclui análise avançada de dados, gerenciamento de tráfego e operações, dentre outras ferramentas.”

A demanda por essas soluções integradas de automação está aquecida, ressalta Ribeiro, citando o nicho dos ‘fandrills’, no qual a empresa atua com equipamentos da linha Simba para perfurações verticais, ascendentes ou descendentes, em mineração subterrânea.

“As minas estão cada vez mais profundas, gerando vários desafios, enquanto as mineradoras querem diminuir os riscos inerentes às operações, mas também reduzir custos com ventilação e refrigeração e aumentar a produtividade e a utilização dos equipamentos”, comenta. “No Brasil, algumas mineradoras já utilizam equipamentos na segunda fase do processo de automação – a operação remota –, programando-se para a fase seguinte de operação autônoma.”

Uso de recursos automatizados faz mais sentido em seções superiores a 45 m²

COMPARATIVO

Essa automação, conta Ribeiro, gera benefícios como maior qualidade na perfuração e no desmonte, confiabilidade, segurança, padronização e melhoria contínua dos processos, entre outros. Também eleva a produtividade, pois a máquina pode operar de maneira autônoma nas trocas de turno. “Além disso, o equipamento não fica sujeito a erros de operação”, ressalta.

Em jumbos de desenvolvimento – empregados na abertura de túneis –, a automação é mais interessante em soluções para construção civil, comparativamente às utilizadas na mineração, observa Francisco Jara, diretor técnico da Furukawa. Primeiramente, túneis com seções superiores a 45 m2 – mais usuais na construção – apresentam mais dificuldades para perfuração e, nesses casos, faz mais sentido o uso de recursos automatizados.

Além disso, o ambiente da mineração geralmente é mais agressivo, com mais umidade, podendo afetar conectores e sensores e comprometer o sistema de automação. “Já nos jumbos de produção empregados na mineração a automação é interessante, pois são equipamentos que trabalham com um ritmo contínuo de perfuração – e a automação pode acelerar a produção”, justifica.

Representada pela Machbert no Brasil, a Furukawa disponibiliza jumbos de perfuração cuja configuração varia entre operação totalmente manual, semiautomatizada – que indica na tela a posição do braço na frente de trabalho, permitindo programação prévia da profundidade – ou totalmente automatizada, que realiza as perfurações pré-estabelecidas no diagrama de disparos. “No Japão, já temos equipamentos totalmente automatizados”, relata Jara. “Na América Latina, nossos equipamentos para construção civil saem com configuração manual, podendo escalar para a linha básica de automação, de acordo com a necessidade.”

Segundo o especialista, todavia, a automação dos jumbos não melhora necessariamente a relação de custo x benefício dos processos de escavação. Especialmente em equipamentos de desenvolvimento da mineração, ele ressalta. “Nesse caso, o maior benefício é a segurança das equipes de fortificação”, diz. “Mas nos jumbos de desenvolvimento da construção civil, o principal benefício da automatização é a precisão da perfuração.”

Transição para a eletricidade constitui uma tendência crescente na mineração

FUNÇÕES

Na Sandvik, observa Leão, alguns modelos – tanto de desenvolvimento quanto de produção – contam com um sistema de troca automática dos bits, realizada mecanicamente pelo próprio equipamento. “O principal benefício é a segurança do operador, que não precisa sair da cabine”, destaca.

Além de elevar a segurança, prossegue o engenheiro, a automação dos jumbos proporciona outros ganhos, como previsibilidade do processo, padronização da qualidade e maior precisão. Sem contar com o incremento na já citada quantidade de horas de produção, decorrente da possibilidade de deixar o equipamento operando durante as horas de turno.

Esse ganho pode ser relevante na mineração, que tem turnos de 6 h, com médias de 4 h a 5 h produtivas. “A utilização de 1 h de troca de turno por um equipamento automatizado possibilita um aumento de até 25% das horas produtivas”, calcula Leão. “Em termos de produtividade instantânea, um equipamento automatizado não possui tantos ganhos, mas é importante que a mineração adeque a operação para realmente tirar o melhor proveito de um equipamento automatizado.”

Já os modelos de produção Simba da Epiroc contam com uma função que – após a conclusão de um leque de perfuração – permite o deslocamento do equipamento utilizando a rede elétrica, sem necessidade de acionamento do motor diesel. Batizada E-Tramming, a função está disponível tanto para equipamentos controlados por operadores quanto telerremotos (nesse segundo caso, com o nome Teleremote E-Tramming). “Essa função contribui para um processo de perfuração mais fácil e seguro, além de contínuo”, destaca Ribeiro. “E menos interrupções representam maior produtividade.”

Além da automação, ele continua, a transição do diesel para a eletricidade também constitui uma tecnologia emergente na mineração. O portfólio da Epiroc já inclui diversas soluções movidas 100% a baterias, abarcando equipamentos de perfuração subterrânea, perfuração de tirantes, carregadeiras subterrâneas e caminhões de transporte, entre outros.

Esses equipamentos elétricos, pondera o executivo, não apenas proporcionam ambientes mais saudáveis e seguros, como também reduzem os custos operacionais das minas, que podem atingir profundidades cada vez maiores sem a necessidade de sistemas mais robustos de refrigeração e ventilação. “Ainda não temos equipamentos elétricos de perfuração operando no Brasil, mas estamos participando de projetos nos quais serão utilizados, provavelmente já no próximo ano”, antecipa Ribeiro.

Automação minimiza falhas em escavações

Nas perfurações, os recursos de automação também ajudam a minimizar ‘overbreaks’ e ‘underbreaks’ (quando a área real da escavação é, respectivamente, maior ou menor que o planejado). “Temos clientes que, com os recursos de automação, reduziram essas ocorrências de 25% para algo entre 5% e 8%”, afirma Paulo Ribeiro, gerente de negócios da Epiroc na América do Sul. Esses efeitos, ele argumenta, geram diversos problemas, inclusive nos custos, pois a retirada excessiva de material exige maior capacidade de transporte, enquanto perfurações desconformes resultam em pisos irregulares e, consequentemente, maior necessidade de manutenção dos equipamentos.

Também no quesito segurança há impacto, pois diferenças em relação à programação podem provocar fissuras e comprometer o maciço – além de exigir mais batimento de choco, gerando mais custos. Mas os planos digitais de perfuração, garante Ribeiro, minimizam significativamente essas ocorrências, proporcionando perfurações ajustadas nos comprimentos, ângulos e sequências. “Os resultados desses planos também podem ser recuperados e analisados, permitindo controle do processo e correções, o que elimina o fator humano”, ressalta.

De acordo com o engenheiro de aplicação da Sandvik, Sandino Leão, a sobre-escavação e a subescavação – comuns na mineração – causam prejuízos relevantes. “Um overbreak tem impacto direto no aumento de custos de transporte e carregamento, pois acarreta diluição do minério quando acontece dentro das áreas produtivas”, explica. “Já o underbreak pode reduzir a dimensão da galeria, dificultando a passagem dos equipamentos, o que pode diminuir a eficiência do processo.”

Dispositivos de guia facilitam o desenho de tiro até mesmo em soluções manuais de perfuração

Jumbos automatizados, lembra Leão, dispõem de instrumentos – como sensores de profundidade e de ângulo – que aumentam a precisão da operação. Mas, dispondo desses instrumentos, mesmo equipamentos não automatizados podem reduzir os problemas. “Consegue-se ao menos saber se o ângulo de perfuração é o correto e se já se atingiu a profundidade programada”, ressalta. O diretor técnico da Furukawa, Francisco Jara, tem opinião similar. “Existem dispositivos de guia que mostram ao operador as posições e os gráficos do desenho de tiro de perfuração”, destaca. “Isso permite acompanhar o processo e obter os mesmos resultados de um equipamento automatizado, mesmo com controle manual.”

Saiba mais:
Epiroc: www.epiroc.com/pt-br
Furukawa: www.furukawa-rockdrill.com/products/drill_jumbo
Sandvik: www.home.sandvik/br