HISTÓRIA
A perfuração hidráulica (de rotação) em rocha branda se generalizou no início da década de 60. Para a perfuração em rocha dura, os primeiros martelos verdadeiramente competitivos foram introduzidos no mercado em 1973. Passados 3 anos, havia cerca de 30 fabricantes no mercado, mas a grande maioria acabou desaparecendo e outros se concentraram em uma determinada área de aplicação, principalmente no setor de carretas pneumáticas de perfuração a céu aberto. Atualmente, no que se refere à perfuração de rocha dura, há 6 ou 7 fabricantes de equipamentos para minas subterrâneas e obras de construção civil.
Destes fabricantes, apenas dois podem oferecer uma linha de equipamentos relativamente completa, os demais oferecem uma gama de equipamentos incompleta, especialmente no que se refere à perfuração de furos de grande diâmetro.
Atualmente existem no mercado de 4500 a 5000 perfuratrízes hidráulicas que, quanto ao seu tipo e tamanho, satisfazem as necessidades para perfuração em rocha dura. Estas perfura- trizes correspondem a um total de cerca de 2000 unidades de perfuração (veículos e carretas de perfuração), dos quais um terço consiste em carretas de perfuração em superfície, outro terço em equipamentos de avanço em galerias e outra terça parte consiste em equipamentos de mineração, tanto para trabalhos de perfuração como para perfuração destinada à lavra.
Há uma justificativa para a generalização dos equipamentos de perfuração hidráulica. Ao se tomar a decisão de compra, os custos são considerados o principal critério de seleção. Assim como os inúmeros aspectos que podemos considerar como vantagens e desvantagens.

ECONOMIA
POTÊNCIA - VÁRIOS ASPECTOS
A potência de perfuração, ou seja, a velocidade de penetração de uma perfuratriz hidráulica é cerca de 50% superior a de uma perfuratriz pneumática. O verdadeiro conteúdo desta afirmação é que a forma do impacto de uma perfuratriz pode aumentar ou diminuir a força sobre a haste. Com uma haste de determinada resistência, é possível usar uma potência de perfuração 50% maior, sem reduzir a vida da haste em termos de metros perfurados. A figura 1 mostra o pistão de uma perfuratriz pneumática (a esquer- cfa) e de uma hidráulica (a direita) e o tipo de impacto da percussão. O tempo - muito curto - do curso do pistão é indicado por T.

A força momentânea (o esforço na haste) está indicada por P e a energia transferida à haste durante o impacto do pistão está indicada na zona ha- churada. Nota-se que em uma perfuratriz pneumática há um maior desequilíbrio da distribuição de massa do pistão em relação ao seu comprimento. Se formam assim picos de tensão que forçam a haste sem aumentar a energia útil.
Se na escavação de um túnel, um homem maneja um jumbo pneumático de 3 braços, também pode usar um equipamento hidráulico de 2 braços com a mesma eficiência, isto é, o tempo requerido para perfuração da frente é igual para ambos os equipamentos e, conseguentemente, haverá redução de custos de pessoal por metro perfurado.
Não obstante, se o equipamento pneumático for de 2 braços, e se substituirmos por outro hidráulico de 2 braços, então, o tempo de perfuração e, consequentemente, os custos de pessoal, se reduzem em cerca de 30%, desde que a organização dos trabalhos permita aproveitar a maior capacidade disponível.
Em determinados lugares, a perfuração com hastes extensivas se pode fazer de forma mais contínua, o que permite obter um melhor resultado por turno, e usar um equipamento de perfuração mais rápido. Um exemplo é a perfuração em bancadas a céu aberto com carretas hidráulicas Tam- rock.
Normalmente, ao substituir um equipamento pneumático por outro hidráulico, o resultado obtido em um turno de trabalho chega a ser superior a cerca de 50%.

MATERIAL E PERFURAÇÃO
No que se refere às hastes, o ganho obtido com a perfuração hidráulica é cerca de 15%.
Não obstante, temos que levar em conta os seguintes aspectos:

• Ao se trocar o equipamento pneumático por um hidráulico, geralmente se deve trocar (e vale a pena devido as diferentes características do equipamento) o tipo, tamanho e comprimento das hastes, além do diâmetro do bit.

Na perfuração hidráulica, é fácil regular a potência do equipamento, então se deve considerar qual a graduação de potência que se deve usar, ou seja, tirar proveito de uma maior velocidade de penetração do equipamento, aumentando lucros e Reduzindo custos devido a maior vida das hastes. Note que os custos de perfuração com equipamentos pneumáticos são consideravelmente afetados pelo número de hastes perdidas na rocha, os de perfuração
hidráulica se reduzem sobremaneira, devido ao sistema automático de antí-encravamento, somente possível em equipamentos hidráulicos.

ENERGIA
O consumo de energia é o item de custo onde se obtém a maior vantagem na troca para uma perfuratriz hidráulica. Para obter a mesma eficiência de perfuração, oferecida por um equipamento eletro-hidráulico, um equipamento pneumático requer cerca de 3 vezes mais potência (kw).
A fim de reduzir esta diferença, poderia se pensar na possibilidade de usar o excedente de calor gerado pelos compressores (para, por exemplo, aquecimento de água). Por outro lado, as perdas de carga e vazamento de ar
no sistema de ar comprimido aumentam a diferença significativamente.

MANUTENÇÃO
A experiência mostra que os custos de reposição e manutenção diferem em cerca de 20% em favor dos equipamentos hidráulicos.
Como regra geral, se pode afirmar que em equipamentos hidráulicos bem conservados se tem maior disponibilidade e não se requer manutenção de forma tão regular como em pneumáticos.
Entretanto, o custo do material de reposição e manutenção é um pouco maior, significando que, em muitos casos, as vantagens geradas pelo aumento do intervalo para manutenção podem vir a ser parcialmente reduzidas.

VIDA ÚTIL
A vida econômica de uma perfuratriz hidráulica, usada na perfuração de rocha dura, é estimada em 100.000 metros perfurados, para furos grandes e 300.000 metros perfurados para o avanço em galerias e túneis de desenvolvimento, o que significa uma vida econômfca de cerca de 1,5 a 2 vezes superior à de uma perfuratriz pneumática.
O custo de capital é composto pelo preço de compra dos equipamentos, a vida útil estimada, e pelos juros sobre o capital.
Considerando equipamentos com a mesma faixa de produção, o equipamento hidráulico é aproximadamente 20 a 30% mais caro. No entanto, quando se considera, também, a compra dos transformadores e, por outro lado, a dos compressores, a diferença se reduz e as vezes até se inverte, resultando em maior economia da alternativa hidráulica. A vida útil dos equipamentos de perfuração empregados no setor de mineração é consideravelmente longa (10 - 12 anos), sem que se tenha observado uma vantagem evidente neste aspecto dos equipamentos hidráulicos sobre os pneumáticos.
No setor de construção civil, foi possível notar uma vantagem de 60% dos equipamentos hidráulicos sobre os pneumáticos, em termos de vida útil.
Os aspectos consideradosacima nos induzem a concluir que, mesmo que os preços na compra de equipamentos hidráulicos sejam mais elevados, os custos de capital são menores que para os pneumáticos.

COMPONENTES - INSTALAÇÕES
Os custos de mangueiras e cabos devem ser considerados caso a caso, já que estes componentes não têm alternativas, são necessários tanto para hidráulicos como para pneumáticos.
Em uma obra onde se usa a perfuração eletro-hidráulica, é possível suprimir totalmente as mangueiras de ar
comprimido, usando um pequeno compressor móvel elétrico para as fases de trabalho que requerem ar comprimido (carregamento de explosivos, concreto projetado, etc.). O compressor é transportado para onde for necessário e ligado à rede elétrica com vantagens óbvias, tanto de custos como de ambiente.

CUSTOS - RESUMO
Sem considerar as despesas com mangueiras e cabos, os custos dos trabalhos de preparação com equipamentos hidráulicos se distribuem da seguinte maneira:
Capital 33%
Manutenção e Reposição 33%
Hastes 20%
Diversos 12%
Energia 2%
TOTAL 100%

CONDIÇÕES DE TRABALHO
AMBIENTE
No que se refere às condições de trabalho, as perfuratrizes hidráulicas têm vantagens incontestáveis sobre as pneumáticas. O ruído da perfuração pneumática é o resultado da soma dos golpes do pistão e do ar de escape. Com uma perfuratriz hidráulica não há ruído de ar de escape. Entretanto, o nível de ruído produzido por uma perfuratriz hidráulica é somente pouco inferior, desde que a perfuratriz pneumática esteja equipada com dispositivo amortizador de ruído.
Em adição à inexistência do ruído de ar de escape, a perfuratriz hidráulica ainda oferece a vantagem de não gerar mistura de óleo e água em suspensão no ar, o que melhora sobremaneira a visibilidade e a condição ambiental. Assim, não há sopro de ar úmido produzido pelo ar de escape, mantendo também uma melhor temperatura ambiente no local de trabalho. Considerando que o equipamento eletro-hidráulico exige disponibilidade de energia elétrica, esta exigência traz como vantagem, entre outras, a melhor iluminação da frente de trabalho.
No que diz respeito a controles automáticos, o óleo hidráulico é um elemento muito superior ao ar comprimido. Em um sistema hidráulico é mais fácil e seguro medir as variações do fluxo e de pressão, e o óleo reage de forma mais rápida às mudanças de posição das válvulas.
Um sistema típico de controle, trazido pela hidráulica, é o sistema automático antí-encravamento, que controla o avanço da perfuratriz e a potência da percurssão, através de uma pressão piloto, gerada pela variação da resistência à rotação.
A hidráulica também permite uma maior mecanização de funções, como por exemplo, o sistema mecanizado de troca de hastes, Este sistema também pode ser aplicado a equipamentos pneumáticos, mas empregando acionamento hidráulico.

OUTROS ASPECTOS
Um dos aspectos que mais favorecem a perfuração hidráulica, especialmente no que se refere à produção, é a possibilidade de se regular a potência da perfuratriz dentro de uma escala relativamente ampla, isto significa que uma perfuratriz pode alcançar alta eficiência na execução de furos de diferentes diâmetros, mudando somente as hastes de acordo com o tamanho do furo e ajustando a potência.
Outra vantagem da hidráulica é a possibilidade de se adaptar um sistema de perfuração diesel-hidráulico. Com este sistema pode-se perfurar em áreas de mina onde não há cabos elétricos, ou que pela pequena dimensão dos trabalhos não se considera rentável a instalação de rede elétrica.
Seja uma mina nova ou antiga, há sempre que se levar em conta os seguintes aspectos:

• Ao se pensar na perfuração hidráulica, temos que considerar os outros trabalhos que requerem ar comprimido, como por exemplo, o carregamento de explosivos, concretos projetados, etç.
• Se a perfuração é pneumática, há que se considerar a necessidade de eletricidade para ventilação, bom- beamento, etc.
• Em áreas equipadas com rede elétrica, deve-se considerar o número total de equipamentos que serão utilizados, o que definirá a máxima potência requisitada de uma linha.
• Qual será a melhor localização dos transformadores, considerando a potência requerida e os preços de alta e baixa tensão?
• Deve-se considerar, ainda, o custo da energia elétrica para a obra e por quem ele é paga, pela empreiteira ou pelo cliente.

PERSPECTIVAS À CURTO PRAZO
Os métodos contínuos de abertura de túneis e galerias, utilizados em rocha branda, estão expandindo sua
aplicação também para rochas mais duras.
Não obstante, com exceção de alguns casos especiais, como por exemplo, a perfuração contínua de poços de grandes diâmetros levará anos até que os métodos sejam competitivos e, para isto, devem ser superados obstáculos, hoje intransponíveis. O método de escavação mais utilizado continuará a ser o de perfuração/desmonte/carregamento.
O desenvolvimento da perfuratriz hidráulica não alterou o método básico de escavação, mas incrementou as alternativas e trouxe a possibilidade de aumentar a eficiência de perfuração, oferecendo vantagens econômicas e ergonômicas.
O objetivo a curto prazo será o de desenvolver equipamentos para serviços mais pesados, melhorando o grau de mecanização e aumentando o uso de sistemas automáticos e de controles à distância, sempre usando perfu- ratrizes hidráulicas.
Os equipamentos mais potentes, usando perfuratrizes pneumáticas se tornarão demasiadamente grandes e pesados. O maior problema é a necessidade de produção de grande quantidade de ar comprimido e seu transporte à perfuratriz.
Com o aumento da potência de perfuração e, especialmente, do tamanho das hastes devido a maiores diâmetros de furo, o trabalho do operador ficaria demasiadamente pesado sem a ajuda de sistemas automáticos e mecanizados. Como acima exposto, comparando com a pneumática, a hidráulica oferece melhor possibilidade de mecanização, por exemplo, na forma de sistemas automáticos de embocamento e anti-encravamento, no manejo das hastes para trabalhos de superfície e subterrâneos, os quais podem ser mecanizados.
Com o aumento da mecanização de tarefas manuais, aumentam as possibilidades de usar sistemas de controle a distância. Um bom exemplo é o equipamento para atirantamento de rocha com a qual o operador pode fazer o furo, injetar o cimento (ou resina), introduzir o tirante e, se necessário, tensionar o tirante sem deixar o painel de controle central até que seja necessário carregar o dispositivo com novos tirantes.

RESUMO
A perfuração hidráulica vem avançando em sua competição com a pneumática. No momento da decisão deve-se fazer um cálculo rápido, baseado nos dados disponíveis: o capital a investir e os custos de operação e, certamente, há também aspectos cujos valores não podem ser medidos em dinheiro.
Visando o futuro, há razões para crer que todo o desenvolvimento se baseará na perfuração hidráulica. Isto se deve principalmente à superioridade do óleo sobre o ar comprimido no que se refere a medidas, ajustes, controle e transferência de energia.

Por. Eng. P. Hòrkkõ - Finlândia traduzido/adaptado: Orlando Beck Machado - TAMROCK