Abrir orifícios para alojar explosivos que desmontarão rochas é um processo usual em vários segmentos da mineração. Com diâmetros variando de duas ou três polegadas – em plantas de britagem, produção de agregados e extração de calcário, por exemplo –, a mais de 13 polegadas – em atividades como mineração de ferro e carvão –, esses orifícios podem ser produzidos com perfuratrizes construídas com diferentes concepções tecnológicas, que buscam aproveitar diversas forças capazes de auxiliar no processo de penetração na rocha.

Atualmente, na abertura de orifícios com diâmetros a partir de 6 polegadas prevalecem dois conceitos de perfuratrizes: as rotativas e as roto-percussivas DTH (sigla da expressão ‘down-the-hole’, ou posicionadas no interior do furo). Essas últimas, como seu nome já indica, combinam a ação de rotação da ferramenta com a percussão feita por um martelo.

Via de regra, como especifica Cristiano Silva, gerente da linha de negócios para equipamentos da Sandvik, furos com maior diâmetro realizados em rochas de menor dureza valem-se do método rotativo, sendo o sistema DTH utilizado nos demais casos – considerando-se a gama dos diâmetros superiores a 6 polegadas. “Mas fatores como litologia do maciço rochoso, abrasividade da rocha, profundidade do furo, presença de água, falhas e fraturas, além de aspectos econômicos, podem interferir na escolha do método”, ele ressalta.

Para Edvaldo Santos, gerente de negócios da Epiroc, não há possibilidade de se definir previamente, com exatidão, se uma perfuração exigirá equipamentos rotativos ou roto-percussivos. Ele observa, porém, que os rotativos predominam na realização de furos com diâmetros superiores a 9 polegadas, até porque os equipamentos roto-percussivos exigem determinados volumes para potencializar o impacto do martelo. “Na maioria das perfurações de grande diâmetro não há ar a bordo para que um DTH seja tão econômico quanto a perfuração rotativa com broca tricone”, ele pondera.

Cabe destacar que tanto as perfuratrizes rotativas quanto as roto-percussivas não aparecem somente no desmonte de rochas, pois também são empregadas em perfurações de poços para exploração de petróleo, gás e água, investigação geotécnica e perfuração para pesquisa mineral, dentre outras aplicações.

MARTELOS

Determinadas vertentes da mineração utilizam outra modalidade de perfuratrizes roto-percussivas, construídas com uma tecnologia denominada ‘martelo de superfície’ (também conhecida como ‘martelo de topo’, ou ‘top hammer’). Diferentemente do sistema DTH, no qual o martelo trabalha dentro do furo, nesse sistema a ferramenta percussiva permanece fora do orifício.

Além de perfuratrizes rotativas e DTH, tanto a Sandvik quanto a Epiroc incluem em seus portfólios alguns equipamentos de perfuração desse tipo, que também são disponibilizados pela Wolf, empresa sediada no município paulista de Indaiatuba e que produz equipamentos top hammer para perfurações de até 4 polegadas de diâmetro (além de equipamentos manuais de perfuração). “Fabricamos carretas hidráulicas de perfuração com martelos de superfície”, explica Paulo Hipolito, coordenador de vendas da Wolf. “No caso de carretas pneumáticas, temos o martelo de superfície e também a opção do rotator, um equipamento que substitui o martelo de superfície, permitindo o trabalho com o sistema DTH.”

As perfuratrizes top hammer, diz ele, também são utilizadas em projetos de construção. “Mas a principal finalidade de nossas carretas é a perfuração de rocha para o desmonte em plantas de britagem e agregados, por exemplo, assim como na fabricação de cimento, em calcário agrícola e outros”, detalha o profissional, destacando ainda que as carretas da Wolf podem realizar perfurações com até 26 m de profundidade.

Já a Sandvik lançou neste ano a perfuratriz rotativa DR416i, capaz de abrir furos de até 16 polegadas de diâmetro para carregamento de explosivos. “É o maior equipamento de nossa linha de perfuratrizes”, destaca Silva. Segundo ele, comparativamente a um equipamento DTH, o projeto construtivo de uma perfuratriz rotativa difere basicamente no compressor – de estágio único nessa segunda categoria e de duplo estágio na DTH – e na coluna de perfuração (a ferramenta que perfura a rocha). “No método rotativo, essa coluna é composta basicamente por uma haste segmentada com broca tricônica, enquanto em equipamentos DTH ela tem haste segmentada, martelo e bits”, completa.

OPÇÕES

Embora as perfurações com diâmetros superiores a 6 polegadas ainda sejam realizadas preferencialmente com equipamentos puramente rotativos (ou equipados com martelo de fundo), a gradativa introdução de plataformas maiores e mais potentes propicia ganho de espaço às perfuratrizes top hammer também nesse universo de aplicações, observa Santos, da Epiroc. “Para materiais mais duros, se houver pressão de ar suficiente o sistema DTH quase sempre é mais rápido que a perfuração rotativa pura”, ele ressalta.

O motor que aciona as perfuratrizes, prossegue o profissional da Epiroc, pode ser diesel ou elétrico. “Geralmente, as perfuratrizes roto-percussivas são acionadas por motor diesel, enquanto as rotativas podem ser acionadas por motor diesel ou elétrico, dependendo da infraestrutura e especificidades existentes em cada mina”, detalha Santos.

Também é possível optar entre perfuratrizes pneumáticas ou hidráulicas, como lembra Osmar Gontijo de Oliveira, diretor operacional da MSLPC, empresa sediada em São Paulo e que trabalha com serviços de desmonte de rochas e obras de construção pesada associadas a serviços de geotecnia, consultoria, monitoramento ambiental e projetos relacionados a órgãos de controle de mineração e meio ambiente.

Na perfuratriz pneumática, explica Gontijo, um único compressor responsabiliza-se tanto pelo ar que aciona o martelo quanto pelo sistema de limpeza (composto por um orifício através do qual o material extraído da rocha é levado para fora do furo pela ação do ar em alta pressão). Já a perfuratriz hidráulica possui um compressor responsável apenas pelo ar de limpeza, sendo o martelo acionado hidraulicamente. “A perfuratriz hidráulica é muito mais produtiva que a pneumática, mas também é muito mais cara”, compara Gontijo. “Porém, se bem cuidada em suas manutenções tem um custo x benefício bem superior.”

Atualmente, a MSLPC conta com uma frota de 15 perfuratrizes roto-percussivas – sendo três delas hidráulicas e as demais pneumáticas –, com as quais pode realizar perfurações de até 3,5 polegadas de diâmetro. Pedreiras e obras de construção – como rodovias e sistemas de saneamento, dentre outras – são os locais onde esses equipamentos operam com maior frequência. “Em pedreiras, os diâmetros mais usuais dos furos são de 3 polegadas”, especifica Gontijo.

Para manter os custos dos processos de desmonte de rochas dentro dos patamares com os quais a mineração normalmente trabalha, o especialista recomenda um controle minucioso da vida útil dos materiais de desgaste, especialmente acessórios de perfuração como punhos, luvas, hastes e bits. “Para isso, além de ações como rodízio de hastes e lubrificação das roscas, é necessário trabalhar de maneira eficiente a limpeza dos furos”, orienta o diretor da MSLPC. “E isso exige um compressor bem regulado, que mantenha sempre a pressão de ar adequada.”

ALÉM DE FUNDAÇÕES, PERFURATRIZES ROTATIVAS ATUAM COM MELHORAMENTO DE SOLO

A perfuração de solos – sejam rochosos, arenosos ou argilosos, dentre outros – para execução das fundações de edifícios, pontes, viadutos e túneis, dentre outros gêneros de obras, constitui o principal conjunto de aplicações das perfuratrizes rotativas.
As soluções sobre esteiras produzidas pela Liebherr, por exemplo, podem realizar perfurações de até 4,5 m de diâmetro e 95 m de profundidade. Com torque de até 51 t e forças de avanço/arranque de até 56 t, essas perfuratrizes possuem cabeçote rotativo móvel fixado em um mastro, que pode deslocar-se sobre uma mesa e transmitir força para ferramentas como trados ou camisas metálicas. “A ferramenta penetra no solo por meio de sua rotação”, descreve Gustavo Cintra, executivo de vendas de máquinas para fundações e guindastes sobre esteiras da Liebherr. “E durante ou após sua retirada, injeta-se concreto no orifício aberto, onde também são inseridas as armações de aço, moldando-se assim as estacas da fundação.”
Além da cravação das estacas – com martelo vibratório e martelo hidráulico de impacto – as perfuratrizes da série LRB também executam a mistura para melhoramento de solo (soil mixing). Já em sua série LB, a Liebherr disponibiliza perfuratrizes com diferentes configurações. Isso inclui opções para execução de estaca escavada, estaca secante ou estaca de deslocamento, com hélice contínua, martelo de fundo e outras. “O martelo de fundo é usado em solos de alta dureza, que o trado sozinho não consegue perfurar”, especifica Cintra. “Nesta linha, apresentamos há pouco o modelo LB 16 unplugged, a primeira perfuratriz elétrica a bateria do mundo”, ressalta o profissional.

Saiba mais:
Epiroc: www.epiroc.com/pt-br
Liebherr: www.liebherr.com.br
MSLPC: www.mslpc.com.br
Sandvik: www.home.sandvik/br
Wolf: www.wolf.com.br