Alta tecnologia na construção de túneis

A escavação de túneis pelo Novo Método Austríaco de Perfuração (NATM) é composta por várias etapas: perfuração, carregamento de explosivos, detonação, ventilação, batimento de chocos, limpeza da rocha desmontada, sustentação de teto e paredes, topografia e, novamente, perfuração, reiniciando o ciclo. Na primeira fase, executam-se os furos onde serão depositados os explosivos. O desempenho dessa etapa influenciará na dinâmica e eficiência de todo o restante do processo.

É assim que Atlas Copco e Sandvik – duas das maiores fabricantes de jumbos de perfuração com presença no Brasil – avaliam o assunto. Aliás, as empresas escandinavas já foram parceiras no passado, contribuindo tecnologicamente para a disseminação da escavação de túneis com o uso de hastes pneumáticas e bits de metal duro – o chamado “Método Sueco”. “A perfuração tem importância fundamental nas operações subsequentes”, corrobora Armando Bernardes, gerente de contas especiais da Sandvik Construction.

Segundo ele, a malha de perfuração é definida de acordo com vários fatores, mas invariavelmente tem como principal objetivo o desmonte eficaz da rocha com o emprego da menor quantidade possível de furos e, consequentemente, de explosivos. “A baixa qualidade da perfuração e a variação de localização e alinhamento dos furos dificultam o trabalho da equipe de carregamento de explosivos, que passa a tratar o carregamento em cada furo de forma individual”, afere. “E isso reduz substancialmente o desempenho do processo.”

Nesse caso, a situação ideal é que todas as malhas de perfuração executadas pelo jumbo sejam iguais, permitindo que a equipe de explosivos mantenha um padrão de carregamento que aperfeiçoe a carga de explosivos e, consequentemente, o próprio desmonte da rocha.

ELETRÔNICA

Para facilitar essa padronização, os jumbos de perfuração mais modernos são equipados com sistemas computadorizados de monitoramento e automação de processos. A Sandvik, por exemplo, disponibiliza dois diferentes níveis de monitoramento: os sistemas TCad e i-Data.

Segundo Bernardes, o primeiro exibe em tempo real na tela do operador a posição de cada haste de perfuração e sua operação. “Com isso, o plano de perfuração pode ser desenhado previamente em escritório e transferido para um pen drive, que será inserido no computador de bordo do equipamento em campo”, explica o executivo da Sandvik. O recurso permite que o operador tenha acesso às informações necessárias para realizar o plano de perfuração o mais próximo possível da perfeição. “Essa tecnologia é absolutamente precisa, mas o resultado final sempre sofrerá influência do operador”, salienta o especialista.

É aqui que entra o outro sistema. O i-Data tem como princípio o controle completo do equipamento a partir de um conjunto de computadores. Ou seja, com interferência mínima do operador. “O sistema executa uma perfuração perfeita e o operador passa a atuar como supervisor do processo”, destaca o gerente.

BENEFÍCIOS

Na Europa, segundo ele, os empreiteiros consideram que essas tecnologias de precisão trazem benefícios valiosos à perfuração, como a redução de custos na sobre-escavação (batimento de choco, projeção de concreto, volume de escavação, consumo de ferramentas, uso de explosivos etc.).

“Essa avaliação também já é corrente no Brasil, onde a base do raciocínio é que a escavação desnecessária (sobre-escavação) gera aumento considerável no volume do atirantamento e, de quebra, maior consumo de concreto moldado ou projetado para manter o perfil da seção do túnel nas dimensões desejadas após a detonação”, explica Bernardes. “Em suma, a regra é manter o controle das paredes do túnel, o que significa menor custo com materiais e concreto, otimização dos equipamentos de apoio como carregadeiras e caminhões e, no limite, maior agilidade agregada à obra como um todo.”

Computadorizados, os jumbos mais avançados da Atlas Copco são equipados com a tecnologia RCS (Rig Control System). Esse sistema utiliza a plataforma CAN-Bus, que foi desenvolvida nos anos 1990 pela indústria automobilística e, posteriormente, incorporada aos equipamentos de perfuração, carregamento e transporte da marca sueca.

Segundo Guilherme Paiva, engenheiro de produto de equipamentos para escavação de rocha subterrânea da Atlas Copco, a solução consiste num módulo e computador central que se intercomunicam e gerenciam as funções do jumbo de perfuração. Esses componentes estão interligados por um único cabo, que substitui toda a fiação elétrica que era utilizada nos equipamentos de perfuração mais antigos.

GEOMETRIAS

Na avaliação de Paiva, o sistema CAN-Bus proporciona elevados níveis de automação, sendo um deles a do posicionamento da máquina dentro dos túneis, realizada com base no plano de perfuração. Esse plano, aliás, também pode ser feito remotamente por computador e transferido para a máquina por meio de pen drive ou via internet.

“Uma vez que o plano de perfuração é carregado, o jumbo pode ser posicionado no túnel ou galeria por meio de um sistema de navegação chamado Total Station Navigation, que utiliza um teodolito eletrônico com sistema de varredura a laser e se comunica com o equipamento via bluetooth”, diz ele. Esse sistema a laser “lê” os pontos de referência fixos no túnel e reconhece as geometrias do local e da própria máquina. “Em seguida, o sistema envia as informações para o jumbo, que realiza o plano de perfuração automaticamente, necessitando do operador apenas na supervisão”, explica Paiva.

O especialista da Atlas Copco também destaca o software Tunnel Manager, com o qual é possível criar planos de perfuração em qualquer computador e posteriormente transferi-los aos jumbos. “As informações são salvas em pen drive ou transferidas via web quando há infraestrutura wireless disponível dentro do túnel”, diz ele.

Paiva complementa que, com o controle computadorizado do sistema de perfuração, os parâmetros são definidos no próprio display do equipamento, considerando diferentes níveis de acesso. Do mesmo modo, o sistema integrado de diagnóstico de falhas possibilita a detecção e correção de falhas na tela  da cabine. “O design modular da máquina permite a inserção de opcionais para aumentar o nível de automação”, comenta. “Além disso, seus componentes são intercambiáveis, minimizando a necessidade de estoques para as frotas em operação.”

Obras estimulam potencial do mercado

Por motivos estratégicos, a Atlas Copco e a Sandvik não revelam o volume atual de vendas de jumbos de perfuração no Brasil. Todavia, Armando Bernardes, da Sandvik, revela que a demanda desse tipo de equipamento vem crescendo devido principalmente às grandes obras viárias atualmente em andamento. O executivo pondera que, mesmo que ainda seja restrito, com poucas unidades negociadas anualmente, o mercado nacional possui grande potencial. “As perspectivas são francamente positivas, dada à necessidade de grandes obras que temos pela frente”, diz ele.

Outro nicho para a comercialização de jumbos são os túneis de pequenas centrais hidrelétricas (PCH). Esse mercado, segundo Bernardes, consome jumbos de dois braços e equipados com cabine fechada. Mas, normalmente, não levam os sistemas computadorizados relatados nesta reportagem. “No Brasil, somente os jumbos maiores – com três braços de perfuração – são cabinados e costumam ser solicitados com esse tipo de tecnologia embarcada”, conclui.