1. OBJECTIVOS
1.1 OBJECTIVO GERAL
Fazer um estudo prévio das Máquinas Perfuradoras
1.2 OBJECTIVO ESPECÍFICO
- Identificar os tipos de classicação das máquinas perfuradoras
- Conhecer os campos de utilização
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Classificação das máquinas perfuradoras Avanços Lomoção das perfuatrizes Manuntenção Parâmetros
Tipologia: Trabalhos
2020
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1. OBJECTIVOS
1.1 OBJECTIVO GERAL
Fazer um estudo prévio das Máquinas Perfuradoras
1.2 OBJECTIVO ESPECÍFICO
- Identificar os tipos de classicação das máquinas perfuradoras
- Conhecer os campos de utilização
2. INTRODUÇÃO
Os furos, feitos a ditância pré-determinadas, em diâmetro que variam de 22mm a 100mm geralmente requerem a utilização de um equipamento específico, chamado perfuratriz. Na perfuratriz é introduzida a broca isto é, uma haste metálica que possui na extremidade um material muito duro, chamado pastilha, que escava a rocha, perfurando-a. A perfuratriz manual transmite movimento de percussão e rotação á haste, mas é pastilha que executará a escavação da rocha. Sendo constituída de material mais duro que a rocha, recebe e transmite os golpes e vai gradualmente cortando-as. É necessário certo esforço sobre a perfuratriz para que exista uma certa pressão da broca contra a rocha .Esse esforço é, nas perfuratrizes operadas manualmente exercido pelo operador. Existem, entretanto, mecanismos chamados “avanços” que produzem esse esforço mecanicamente ou pneumaticamente. Nas escavações a céu aberto é muito importante o deslocamento do equipamento de perfuração, para se atingirem novas locacações de furos ou então para o seu afastamento até o local abrigado antes da detonação do explosivo. O desenvolvimento de perfuratrizes mais pesadas e o empenho ao longo dos anos em tornar cada vez mais fácil seu deslocamento levou á montagem das perfuratrizes sobre carretas rebocáveis e posteriormente sobre tratotores de pneus ou de esteiras, que as tornaram autopropelidas.
no funcionamento do sitema de percussão. Controla a entrada de ar nas câmaras do cilindro. Nas primeiras perfuratrizes, o controle da entrada do fluxo de ar comprimido para dentro do cilindro era feito pelo próprio pistão, por umfuncionamento muito semelhante ao do portal de exaustão. A posição do pistão abria ou fechava a entrada de ar para cada câmara. Esse método, substituído depois pela introdução da válvula, está hoje sendo retomado por alguns fabricantes. A válvula principal substituiu o controle por pistão. A primeira válvula era do tipo “bola”, qye alternamente abria a entrada de ar para a câmara superior ou inferior. Na posição em que a cabeça do pistão estava, muito próxima do cabeçote inferior, existia um prqueno volume de ar comprimido pela cabeça do pistão e que, além de amortecer o impacto contra o cabeçote, deslocava a bola de aço, abrindo a entrada do ar comprimido para a câmara inferior e bloqueando o fluxo para câmara superior. O movimento da bola no sentido de bloquear o fluxo para câmara superior era facilitado porque se criava uma grande diferença de pressão provocada pela abertura do portal de exaustão para câmara superior para a outra posição extrema de cabeça do pistão. Verificou-se, porém que a bola de aço era desnecessariamente pesada e que poderia ser substituída por um disco achatado. Esse tipo de vávula é mais aperfeiçoado. Funciona pelo mesmo princípio da válvula de bola. É, entretanto, mais sensível e evita as perdas de ar que ocorriam no caso da esfera. A superfície plana veda melhor e o desgaste de uso não causa fugas de ar importantes.. Outro tipo de válvula atualmente adotado em muitas perfuratrizes é a tubular. O pistão em seu curso no cilindro vai abrindo (ou fechar) uma série de portais que conduzem a pressão até a sede das válvulas no corpo do cilindro. Temos duas válvulas: uma para câmara inferior e outr para a superior. A válvula tubular consiste em pequenos cilindros justapostos de diâmetros diferentes. As variações de diâmetros das superfícies cilindricas, e também a form da extremidade da válvula, liberam ou bloqueiam o caminhamento do fluxo de ar comprimido para dentro da câmara. 3 .4 SISTEMA DE ROTAÇÃO A perfuratriz percussiva produz o trabalho normal de perfuração. A cada golpe do pecoco do pistão contra o punho da broca corresponde uma rotação
de um pequeno arco de círculo, de modo a se proporcionar superfície de rocha nova para a extremidade inferior da broca cortar. Essa rotação ocorre normalmente quando o pistão sobe, ou seja, quando o fluxo de ar comprimido adentra a câmara inferior e impulsiona a cabeça do pistão para cima. Desta maneira, quando o pistão desce para o impacto contra o punho da broca, toda energia do movimento é destinada ao impacto e não há nenhum movimento de rotação. Quando após o impacto, o pistão sobe, ocorre a rotação de pequeno arco de círculo, a qual é trasmitida á broca. Em razão desse movimento de rotação, o golpe seguinte da broca não se fará sobre a mesma região da rocha que sofreu o golpe anterior. Algumas prfuratrizes, fabricadas especialmente para trabalhoem rochas pouco friáveis, têm a rotação da broca simultâne com golpe do pistão. O mecanismo de rotação consta de:
- Cabeçote traseiro
- Eixo de catraca
- Linguetas, pinos e molas
- Pistão e porca oscilante
- Mandril de rotação 3 .5 SISTEMA DE LIMPEZA Os resíduos de rocha produzidos pelo avanço da perfuração devem ser removidos do furo para evitar redução da eficiência ou travamento da broca. Por isso é indispensável que a perfuratriz tenha um sistema de limpeza. O sistema de limpeza adotada na maioria das perfuratrizes consiste na intodução, no furo, de um fluido que pode ser água ou ar comprimido, atarvés da extremidade da broca. A água ou ar de limpeza percorre a perfuratriz, segue através de um orifício central existente na broca e sai pela extremidade, removendo os detritos através do espaço existente entre a superfície externa da haste da broca e a superfície do furo. A limpeza a água é, de um modo geral, reservada para os trabalhos em túneis, pois apresenta a vantagem de impedir a formação de poeira. O ambiente confinado do túnel seria poluído pela mistura de ar e resíduos de rocha saídos do furo, no caso de se adotar limpeza por ar. A poeira de rocha em suspensão no ar é muito prejudicial aos pulmões. Nas escavações a céu aberto é normalmente adotada a limpeza por ar comprimido, sem apresentar riscos notáveis para a saúde do operador. O
perfurariz. No primeiro tipo, a trnsmissão da rotação para o pistão é feita através do eixo de espiral. No segundo tipo, o motor de rotação está instalado lateralmente ao corpo da perfuratriz e transmite a rotação ao mandrilpor meio de engrenagens ou corrrente. Em ambos os tipos, a rotação é reversível, para facilitar a introdução ou retirada dos segmentos (hastes) para alongar a broca ou retirá-la da perfuração concluída.
6. PERFURATRIZES DE FURO-ABAIXO
O esforço de percussão para extremidade da broca, onde efetivamente ocorre a demolição da rocha para avanço do furo, é feita em outros tipos de perfuratrizes através de segmentos de aço unidos por roscas e chamados hastes. Desta forma, ao se atingir profundidade razoavelmente grande, estaremos produzindo o esforço percussivo na superfície e transmitindo-o por meio das hastes até a extremidade do furo. Decorre daí haver apreciável dissipação de energia, prejudicando o avanço da perfuração. As perfuratrizes ditas de furo-abaixo foram desenvolvidas para evitar esssa dissipação de energia. O mecanismo de percussão, ao invés de ficar na superfície, está na extemidade da broca, junto á coroa, isto é junto á parte mais extrema da broca, a que efetivamente trablha contra a rocha. Dessa maneira, a energia do ar comprimido convertida em percussões é aplicada ptaricamente toda na perfuração, ficando eliminadas as dissipações ao longo do colar de hastes. As perfuratrizes de furo-abaixo têm larga aplicação em pedreiras de bancadas altas, acima de 20 m geralmente. A partir dessa profundidade, as perfuratrizes percussivo-rotativas convencionais perdem eficiência. Por isso não se consegue aprofundar as perfurações. Com as perfuratrizes percussivo- rotativas convecionais notam-se vantagens e desvantagens. Como vantagens da perfuratriz de furo-abaixo temos: a) Não ocorre dissipação de energia de percussão no colar de hastes; b) A limpeza do furo é mais eficiente; c) O rendimento em metros de furo é maior para mesma quantidade de ar comprimido. E como desvantagens temos: a) A velocidade de perfuração é menor; b) A ruptura ou travamento do colar de hastes pode significar perda total da perfuratriz; c) A vida útil das pastilhas (materia que rompe a rocha ) é menor;
d) Não trabalha bem em rocha muito fraturada ou na presença de água. A perfuratriz de furo-abaixo opera com rotação contínua provida de um motor indenpendente que fica na superfície. O fluxo de ar comprimido desce pelo interior da haste até atingir a perfuratriz. O funcionamento apresenta muita semelhança com a perfuratriz percussiva. Os diâmetros existentes para esse tipo de perfuratriz vão geralmente de 75 mm a 225 mm. Alguns fabricantes oferecem dispositivo para injecção de água no ar comprimido, da ordem de 4 a 8 litros por minuto, com a finalidade de prporcionar um melhor desmpenho da perfuratriz em rochas cujos detritos tendem a aderir ou quando avançado abaixo nível do lençol freático.
7. AVANÇOS
Para que ocorra um trabalho efectivo de demolição de rocha e consequente desenvolvimento da perfuração, é necessário que seja exercido um esforço sobre a perfuratriz. È esse esforço, aliado à percussão e rotação, que faz proguedir o furo. O esforço pode ser exercido fisicamente pelo operador da perfuratriz. Esse tipo de avanço, sendo o avanço a entidade que produz o esforço, é utilizado nas perfuratrizes manuais. O esforço do homem sobre a perfuratriz transmite-se á broca e á pastilha. Sem aplicação desse esforço, ou quando insuficiente, a perfuratriz fica saltitando na perfuração improdutivamente. A necessidade de redução de custos da mão-de-obra e a meta de procurar sempre aumentar a produção levou ao desenvolvimento de avanços que prescindem totalmente do esforço humano. Desta forma aparecem sistemas cuja finalidade é a de exercer pressão sobre a perfuratriz. Nos serviços de escavação a céu aberto, os sistemas de avanços adoptados são:
- Avanços pneumáticos
- Avanços de correntes
- Avanços de parafusos
- Estrutura de suporte -Parafuso -Placa deslizantecom rosca -Motor de rotação As vantagens geralmente apresentadas para o avanço do parafuso são: -Maior rapidez na perfuração; -A posição do motor na extremidade superior torna-o menos vulnerável a choques -Vida útil do parafuso da ordem de 50000 m de perfuração. Como desvantagens são apontadas:
- A estrutura de suporte, constituída de liga especial de alumínio, é facilmente danificável por choques;
- No caso do parafuso ser danificado, não resta alternativa senão substituílo
11. LOCOMOÇÃO DAS PERFURATRIZES
Verifica-se a existência de três tipos de deslocamento dos equipamentos de perfuração dentro de um canteiro de obras: a) Deslocamento na sequência de furos b) Deslocamento para abrigar o equipamento durante a detonação c) Deslocamento para novas frentes de trabalho
12. LOCOMOÇÃO MANUAL
As perfuratrizes manuais são operadas e deslocadas manualmente na sequência de furos. O deslocamento para abrigar o equipamento durante a detonação deo “fogo”, tambem é feito manualmente. O deslocamento para novas frentes de escavação, quando distantes, é feito através de veículo, geralmente um caminhão basculante que serve na linha de transporteda rocha detonada. Se as frentes são próximas, o deslocamento das perfuratrizes poderá ser efectuado manualmente e cada operador carrega nos ombros a perfuratriz que opera.
13. LOCOMOÇÃO TRACIONADA
A introdução de rodas e de uma estrutura de suporte para as perfuratrizes representou uma grande evolução. Os deslocamentos tornaram- se muito mais simples e a produção do equipamento passou a depender menos da mão de obra. Utilizou-se uma estrutura de suporte (chassi) e sobre ela montou-se a perfuratriz com um sistema de avanço. A locomoção tracionada permitiu o desnvolvimento de perfuratrizes maiores, de maior produção e mais pesadas, portanto. Entende-se que acondição da operação e deslocamento totalmente manual da perfuratriz, limitava o aparecimento de perfuratrizes mais possantes.
14. LOCOMOÇÃO PRÓPRIA
Após o surgimento no mercado das perfuratrizes de locomoção por tração, o próximo passo na evoluçãofoi a dese montar a pefuratriz e o seu avanço sobre uma unidade tratora, isto é, dotou-se a perfuratriz de um sistema de locomoção própria. Desta maneira os deslocamentos da perfuratriz para novos furos na mesma linha ou para novas frentes de trabalho passaram a ser feitos sem a necessidade de qualquer veículo auxiliar. Esse facto gerou duas consequências, a facilidade e rapidez de deslocamentos ainda maiores e a possiblidade de se desenvolverem perfuratrizesz mais pesadas, de rotação indepentente. As perfuratrizes autopropulsoras são de dois tipos:
- Montadas sobre trator ou veículo de uso geral.
- Montadas sobre unidade tratora especialmente construída para a finalidade
15. ASSOCIAÇÃO DE PERFURATRIZ, AVANÇOS E
LOCOMOÇÃO.
Perfuratrizes manuais Nas perfuratrizes manuais a percussão é produzida mecanicamente. O esforço para o avanço da perfuraçãoé efectuado pelo operadorque, com os braços, aplica uma força sobre os punhos da perfuratriz. Essa força é transmitida á broca.
- Escavação de cortes rodoviários classificados como 2ª categoria com explosivos
- Escavação de rocha de fundações de barragens
- Desmonte de rocha para produção de rachão para enrocamentos
- Perfurações para ancoragem de muros atirantados.
18. PERFURATRIZES SOBRE TRATOR
Actualmente os “wagon-drills” estão sendo menos aceites que as perfuratrizes montadas sobre trator. Estas apresentam vantagens tão marcantes que muitas firmas de construção preferem desembolsar mais e adquirí-las. A perfuratriz sobre trator apresenta tração própria. O tipo de maior aceitação para os trabalhos gerais de escavação de rochaa céu aberto tem a unidade tratora especialmente costruída para receber o avanço e a perfuratriz. Esse equipamento tem amplas possiblidades de posições de perfuração, permitindo perfurações em diversos ângulos e na horizontal. O fato de ser dotado de esteiras permite o seu deslocamento em terrenos íngremes e desfavoráveis.
19. MANUNTENÇÃO DAS PERFURATRIZES
Como todos os demais equipamentos, as perfuratrizes requerem atenção especial quanto á manuntenção para que a sua vida útil tenha duração compatível com as hipóteses formuladas no cálculo do custo dos serviços. O descuido do equipamento, a não realização das etapas de manuntenção preventiva, conduzem o equipamento a um envelhecimento precoce e perda da sua efetividade. Desta forma devem ser os canteiros de obras equipados com secções especializadas de oficina mecânica e dirigidas por pessoal conhecedor das perfuratrizes em uso, para que se atenda convenientemente o equipamentode perfuração. Para a boa execução da manuntenção é conveniente manter-se uma ficha da máquina onde fiquem assinalados os principais fatos ocorridos. Deve- se anotar sucintamente os principais reparos feitos e o número de horas de trabalho que contava na ocasião.
A manuntenção preventiva é feita após a máquina ter trabalhado um determinado número de horas ou de ter perfurado um determinado número de metros. Requer, portanto um controle desses dados. Atingido o número de horas ou de metros de perfuração caraterístico de uma etapa de manuntenção preventiva, expede-se uma ordem de reconhecimento do equipamento da oficina.
20. PARÂMETRO DO PROCESSO DE TRABALHO: MÉTODO DE
PERCUSSÃO E GIRO.
- Força do golpe.
Pp = 2 dh σc (tan
+ μ 1 ) K z
; N
onde:
σ c
- Limite de resistência da rocha durante a compressão uniaxial; MPa d - Diámetro do instrumento perforador; mm h - Profundidade de inserção do instrumento de perfuração, mm
K z
- coeficiente que leva em consideração as perdas ao transmitir a energia do golpe do pistão para a lâmina da broca;
K z
α (^) - Ángulo da lamina, Graos.
- Coeficiente de atrito do instrumento de perfuração na rocha. Número de golpes em um minuto
Z 0 =
πdd
2
tan
K z σ R
2 Pp
. Golpes/min Onde: R (^) - Limite de resistência a ruptura; MPa
ta = t 1 + t 2 + t 3 + t 4 + t 5
Onde:
t 1
= 0.38 – 1.44 (min/m), - Gastos específicos para o tempo de transferência da máquina de um furo para outro, também leva em consideração a instalação dos macacos hidráulicos e sua coleta.
t 2 Tempo gasto na troca de broca durante a perfuração de 1m..
t 3
Tempo gasto na subida do instrumento de perfuração com uma velocidade de subida Va (m / min).
t 4
Tempo gasto para agarrar o padrão hidráulico para o esquema de árvore t4 = 0.
t 5
Momento de coleta e desmontagem do instrumento de perfuração.
23. CONCLUSÃO
Durante a elaboração do trabalho, fez-se um estudo sobre máquinas perfuradoras desde a sua classificação até a sua manutenção. Dentro da mineração as máquinas perfuradoras são de grande importância porque o uso das perfuratrizes nos permite fazer o desmonte de rochas, furos de grandes profundidades, como os necessários para prospecções geológicas, poços artesianos e prospecção e exploração de poços petrolíferos, Mas têm também aplicações na escavação de rocha, isto é, na perfuração de rochas para posterior introdução de explosivos.