APOSTILA DE PERFURAÇÃO DE ROCHAS

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APOSTILA   DE   PERFURAÇÃO   DE   ROCHAS 
 
Prof.   Márcio   Luiz   de   S.   C.   Barros 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   
 
 
 
 
 
3 
 
 
UNIVERSIDADE   FEDERAL   DE   PERNAMBUCO 
CENTRO   DE   TECNOLOGIA   E   GEOCIÊNCIAS 
DEPARTAMENTO   DE   ENGENHARIA   DE   MINAS 
   
 
 
 
 
 
 
 
 
Esta   apostila   está   sendo   atualizada   em   conjunto   com   os   alunos   do   curso   de 
Engenharia   de   Minas   ­   UFPE   e   gostaria   de   agradecer   através   de   Aluízio   Felix, 
Adriana   Mauricio,   Eraldo   José   Arruda,    Flávia   de   Freitas   Bastos,    José   de   Moraes, 
Leonardo   França   da   Rocha,   Nilson   Galvão   Filho,   Paulo   Roberto   da   S.   de   A. 
Bezerra,   Romildo   Paulo   Silva   Neto,   Rafael   Franco   e   Silva,   João   Lucas   Neves 
Coutinho,   Walmir   Pires   dos   Santos   Neto,   Willams   Bernardo   de   Lima   Souza   e 
outros   alunos   que   participaram   da   sua   elaboração   e   ainda   dos   próximos   que   irão 
colaborar   diretamente   e   indiretamente   para   uma   atualização   sempre   permanente 
deste   estudo,   que   se   designa   apenas   a   melhorar   o   conhecimento   técnico   na   área 
de   Perfuração   de   Rochas. 
 
 
2013.1 
 
 
   
4 
 
 
Sumário 
1. PERFURAÇÃO   EM   ROCHA      11 
1.1 –   INTRODUÇÃO 11 
1.2 –   HISTÓRIA   DA   PERFURAÇÃO 11 
2. SURGIMENTO   DA   PERFURATRIZ 13 
2.1 PERFURAÇAO   POR   VIBRAÇAO 1 6 
2.2 PERFURAÇÃO   POR   JATO   D’ÁGUA 16 
2.3 PERFURAÇÃO   POR   JATO   QUENTE   (MÉTODO   TÉRMICO   DE   PENETRAÇÃO)
17 
2.4 PERFURAÇÃO   QUÍMICA 1 9 
2.5 PERFURAÇÃO   A   LASER 1 9 
3. E៫�埈�ퟏ�埪�埪�ៅ�韵�៴�埈�០�埈�   ៽�韵�   P韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�ퟡ�០�០� 22 
4. CLASISIFICAÇÃO   DAS   PERFURATRIZES 24 
4.1 P韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�埈�ퟢ�ퟏ�៥�韵�埈�   P韵�ퟢ�埇�埈�埈�埈�ퟏ�埈�埪�埈� 25 
4.1.1. C埔�埈�ퟢ�៴�­៽�ퟢ�ퟏ�埜�埜�埈� 26 
4.1.2. C埪�韏�埜�韵�   C埔�埈�ퟢ�៴�­៽�ퟢ�ퟏ�埜�埜�埈� 26 
4.1.3. P៴�韵�埈�ៅ�埪�埈�ퟏ�埇�   C埔�埈�ퟢ�៴�­៽�ퟢ�ퟏ�埜�埜�埈� 26 
4.1.4. M埪�ퟢ�埈�韵�埜�韵�埈�韵�埈� 26 
4.2 M埪�ퟢ�埈�韵�埜�韵�埈�韵�埈�   埈�韵�ퟢ�埈�ퟏ�埇�埪�ퟏ�埈�   –   S埈�០�埪�韵�ퟢ�埈�. 27 
4.4 F埈�៴�埇�ퟏ�០�៴�埪�ៅ�韵�៴�埈�០�   ៽�埪�埈�   P韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�埈�ퟢ�ퟏ�៥�韵�埈�   P韵�ퟢ�埇�埈�埈�埈�ퟏ�埈�埪�埈� 36 
4.4.1 Sퟏ�埈�埈�韵�ៅ�埪�   ៽�埪�   P韵�ퟢ�埇�埈�埈�埈�០�០� 36 
4.4.2 Sퟏ�埈�埈�韵�ៅ�埪�   ៽�韵�   R០�埈�埪�ퟡ�០�០� 39 
4.4.3 Sퟏ�埈�埈�韵�ៅ�埪�   ៽�韵�   Lퟏ�ៅ�埪�韵�៥�埪� 40 
5. LAMAS   DE   PERFURAÇÃO 45 
6. LUBRIFICAÇÃO   E   MANUTENÇÃO   DE   PERFURATRIZES 47 
5 
 
6.1 L埈�韏�ퟢ�ퟏ�ퟡ�ퟏ�埇�埪�៽�០�ퟢ�   ៽�韵�   埜�ퟏ�៴�埔�埪� 48 
6.2 Ó埜�韵�០�   埜�埈�韏�ퟢ�ퟏ�ퟡ�ퟏ�埇�埪�៴�埈�韵� 50 
6.3   M埪�៴�埈�埈�韵�៴�ퟡ�០�០�   埪�ퟢ�韵�埈�韵�៴�埈�ퟏ�埈�埪�   /   埇�០�៴�埈�韵�ퟢ�埈�០�埈� 52 
7. PERFURATRIZES   ROTATIVAS 53 
7.1 P韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�ퟡ�០�០�   埪�០�ퟢ�   埇�០�ퟢ�埈�韵� 56 
7.2 P韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�ퟡ�០�០�   埪�០�ퟢ�   埪�韏�ퟢ�埪�埈�០�០� 56 
7.3 P韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�ퟡ�០�០�   埪�០�ퟢ�   ៫�埈�韵�韏�ퟢ�埪�   –    Rퟕ�ퟑ�ퟑ�埈�埔�­   ퟓ�埈�韓�韓�埈�埐� ,   埈�埈�埪�៽�埪�埈�   韵�ៅ�   埪�韵�埈�ퟢ�៑�埜�韵�០�. 57 
7.4 P韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�埈�ퟢ�ퟏ�៥�   ៽�韵�   P埜�韵�៴�埪�   S韵�埇�ퟡ�០�០� 59 
7.4.1 V埪�៴�埈�埪�埃�韵�៴�埈�   ៽�០�   Sퟏ�埈�埈�韵�ៅ�埪�  
60 
7.4.2 D韵�埈�埈�埪�៴�埈�埪�埃�韵�ៅ�   ៽�០�   埈�ퟏ�埈�埈�韵�ៅ�埪� 61 
7.5 R埪�ퟏ�埈�韵�   B០�ퟢ�ퟏ�៴�埃� 61 
7.5.1 A埪�埜�ퟏ�埇�埪�ퟡ�៫�韵�埈� 62 
7.5.2 E៫�埈�ퟏ�埪�埪�ៅ�韵�៴�埈�០�   ៽�韵�   P韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�ퟡ�០�០�   R埪�ퟏ�埈�韵�   B០�ퟢ�ퟏ�៴�埃� 63 
7.6 B០�埈�埔�០�埜�韵�   Dퟢ�ퟏ�埜�埜� 66 
8. PERFURATRIZES   ROTATIVO­PERCUSSIVAS 66 
8.1 FUNDAMENTOS   DA   PERFURAÇÃO   ROTO­PERCUSSIVA 67 
8.2 PERFURATRIZES   DE   FURO   BAIXO   ( DOWN   THE   HOLE    OU    IN   THE   HOLE ) 70 
8.2.1 V埪�៴�埈�埪�埃�韵�៴�埈� 72 
8.2.2 D韵�埈�埈�埪�៴�埈�埪�埃�韵�៴�埈� 72 
8.3 PERFURAÇÃO   DE   PASSO   ÚNICO 73 
 
9.     DRONES,   PERFURATRIZES   e   DETERMINAÇÃO         73 
 
9.1   DRONES   SUBSTITUEM   O   ROD   MAN                                                                                                                                                                                                            74 
9.2   PERFURAÇÃO   DE   BAIXO   IMPACTO                                                                                                                                                                                                            75 
9.3   PROVENDO   QUALIDADE   DE   INFORMAÇÃO                                                                                                                                                                     76 
 
 
10. SISTEMAS   DE   AVANÇO 78 
10.1A埈�埪�៴�ퟡ�០�   埪�៴�韵�埈�ៅ�០�埈�ퟏ�埇�០� 79 
10.2A埈�埪�៴�ퟡ�០�埈�   ៽�韵�   埇�០�ퟢ�ퟢ�韵�៴�埈�韵� 81 
6 
 
10.3A埈�埪�៴�ퟡ�០�   ៽�韵�   埪�埪�ퟢ�埪�ퟡ�埈�埈�០� 83 
11. PROCESSO   DE   SELEÇÃO   PARA   O   MÉTODO   DE   PERFURAÇÃO 84 
12. LOCOMOÇÃO 86 
12.1 TAMANHO   DAS   PERFURATRIZES: 87 
12.2 PRODUÇÃO   HORÁRIA   DA   PERFURAÇÃO 90 
13. Bퟢ�០�埇�埪�   I៴�埈�韵�埃�ퟢ�埪�埜� 91 
12.1 BROCAS   PERCUSSIVAS   (BROCA   INTEGRAL)   VERSUS      BROCAS 
HIDRÁULICAS 96 
13. EQUIPAMENTO   SECCIONADO 97 
13.1 ROSCAS 98 
13.2 LUVAS: 10 1 
13.3 PUNHOS 101 
13.4 COROAS 102 
13.4.1. PROCESSO   DE   FABRICAÇÃO   DE   UMA   COROA 103 
13.4.2. BIT 104 
13.4.2.1. Bퟏ�埈�   ៽�韵�   ퟏ�៴�埈�韵�ퟢ�埈�០� 104 
13.4.2.2. Bퟏ�埈�   ៽�韵�   B០�埈�៫�韵�埈� 105 
13.4.2.3. BIT   HD 105 
13.4.2.4. BIT   EXTRA   HD   (XHD) 106 
13.4.2.5. BIT   RETRAC 106 
13.4.2.6. BIT   COM   FACE   PLANA 107 
13.4.2.7. BIT   COM   FACE   CÔNCAVA 107 
13.4.2.8. FACE   CÔNCAVA   COM   CENTRO   REBAIXADO   (“DROP­CENTRE”) 108 
14 HASTES 109 
15. CUIDADOS   ESPECIAIS 121 
16 ACESSÓRIOS 121 
7 
 
16.1 ACESSÓRIOS   DE   VERIFICAÇÃO: 122 
16.2 ACESSÓRIOS   DE   AFIAÇÃO   E   RECONDICIONAMENTO: 125 
 
17.   DESGASTE   DO   CARBONETO   DE   TUNGSTÊNIO 
 
17.1 D韵�埈�埃�埪�埈�埈�韵�   Fퟢ�០�៴�埈�埪�埜� 126 
17.2. D韵�埈�埃�埪�埈�埈�韵�   L埪�埈�韵�ퟢ�埪�埜� 12 7 
17.3 D韵�埈�埃�埪�埈�埈�韵�   P韵�埜�韵�   ៽�韵�   C០�韏�ퟢ�埪� 128 
17.4. Aퟡ�ퟏ�埪�ퟡ�០�០�   ៽�韵�   Bퟏ�埈�埈�   –   I៴�埈�埈�ퟢ�埈�ퟡ�៫�韵�埈� 129 
17.5. I៴�埈�韵�ퟢ�埈�埪�埜�០�埈�   ៽�韵�   R韵�埪�ퟡ�ퟏ�埪�ퟡ�០�០� 130 
17.6    R០�埈�ퟏ�៴�埪�埈�   ៽�韵�   埪�ퟡ�ퟏ�埪�ퟡ�០�០� 132 
17.6.1 Aퟡ�ퟏ�埪�ퟡ�០�០�   ៽�韵�   韏�ퟢ�០�埇�埪�埈�   I៴�埈�韵�埃�ퟢ�埪�ퟏ�埈� 132 
17.6.2 Aퟡ�ퟏ�埪�ퟡ�០�០�   ៽�韵�   埪�埪�埈�埈�ퟏ�埜�埔�埪�埈�   韵�ៅ�   X   ០�埈�   韵�ៅ�   Cퟢ�埈�៥� 133 
17.6.3 Aퟡ�ퟏ�埪�ퟡ�០�០�   ៽�韵�   Bퟏ�埈�埈�   “B០�埈�៫�韵�埈�” 135 
17.7  C០�ퟢ�埈�韵�   韵�   U埈�ퟏ�៴�埪�埃�韵�ៅ�   –   H埪�埈�埈�韵�   R០�埈�埇�埪�   D埈�埪�埜�埪�   –   I៴�埈�埈�ퟢ�埈�ퟡ�៫�韵�埈� 137 
18    C埪�ퟢ�埪�埇�埈�韵�ퟢ�埈�埈�埈�ퟏ�埇�埪�埈�   ៽�埪�埈�   R០�埇�埔�埪�埈�   138 
18.1   ퟢ�០�埇�埔�埪�埈�   埈�埃�៴�韵�埪�埈� 
138                18.2     R០�埇�埔�埪�埈�   S韵�៽�ퟏ�ៅ�韵�៴�埈�埪�ퟢ�韵�埈� 
138     18.3     R០�埇�埔�埪�埈�   M韵�埈�埪�ៅ�៑�ퟢ�ퟡ�ퟏ�埇�埪�埈� 
139    18.4   PROPRIEDADES   DAS   ROCHAS 
140    18.4.1     D埈�ퟢ�韵�៥�埪� 
141     18.4.2T韵�៴�埪�埇�ퟏ�៽�埪�៽�韵� 
142     18.4.3     A韏�ퟢ�埪�埈�ퟏ�埈�ퟏ�៽�埪�៽�韵� 
142     18.4.4     T韵�埈�埈�埈�ퟢ�埪� 
142     18.4.5     E埈�埈�ퟢ�埈�埈�埈�ퟢ�埪� 
142     18.5     C埪�ퟢ�埪�埇�埈�韵�ퟢ�埈�埈�埈�ퟏ�埇�埪�埈�   ៽�韵�   ៫�埈�韵�韏�ퟢ�埪� 
143 
19 AVALIAÇÕES   DOS   INDICES   DE   PERFURAÇÃO   DAS   ROCHAS 143 
19.1 Í៴�៽�ퟏ�埇�韵�   ៽�韵�   T埪�埈�埪�   ៽�韵�   埪�韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�ퟡ�០�០�   (DRI). 14 4 
19.2 Í៴�៽�ퟏ�埇�韵�   ៽�韵�   ퟡ�ퟢ�埪�埃�ퟏ�埜�ퟏ�៽�埪�៽�韵�   –   S 14 4 
19.2.1 Í៴�៽�ퟏ�埇�韵�   J   (Sퟏ�韵�埈�韵�ퟢ�埈�) 14 6 
20 TAXA   DE   PENETRAÇÃO 14 8 
8 
 
21 Í៴�៽�ퟏ�埇�韵�   ៽�韵�   D韵�埈�埃�埪�埈�埈�韵�   ៽�韵�   Bퟏ�埈�埈�   –   IBD 150 
22 MECANISMO   DE   QUEBRA   DA   ROCHA. 152 
22.1 INFLUÊNCIA   DA   GEOLOGIA   NA   PERFURAÇÃO   DE   ROCHAS 155 
22.2 O   CONCEITO   DE   PERFURABILIDADE 160 
22.3 A埈�埪�埜�ퟏ�埪�ퟡ�០�០�   ៽�埪�   P韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�韏�ퟏ�埜�ퟏ�៽�埪�៽�韵� 160 
22.4 I៴�ퟡ�埜�埈�ퟡ�៴�埇�ퟏ�埪�   ៽�埪�   D埈�ퟢ�韵�៥�埪�   韵�   A韏�ퟢ�埪�埈�ퟏ�埈�ퟏ�៽�埪�៽�韵�   ៴�埪�   P韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�韏�ퟏ�埜�ퟏ�៽�埪�៽�韵�   ៽�埪�埈�   R០�埇�埔�埪�埈�
162 
22.5 INFLUÊNCIA   DA   TEXTURA   E   DA   GEOLOGIA   ESTRUTURAL   NA 
PERFURABILIDADE   DAS   ROCHAS 163 
22.6 RESISTÊNCIA   À   COMPRESSÃO   E   ENERGIA   ESPECÍFICA   COMO   CRITÉRIO 
DE   PERFURABILIDADE   DAS   ROCHAS 165 
23 D韵�埈�埈�ퟏ�០�埈�   ៴�埪�   P韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�ퟡ�០�០� 167 
24 C០�埜�韵�埈�០�ퟢ�៽�韵�   埪�៑�   埪�埪�ퟢ�埪�   P韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�埈�ퟢ�ퟏ�៥� 170 
25 CUSTO   DE   PERFURAÇÃO 173 
25.1 C埈�埈�埈�០�埈�   ퟏ�៴�៽�ퟏ�ퟢ�韵�埈�០�埈�: 173 
25.2 C埈�埈�埈�០�埈�   ៽�ퟏ�ퟢ�韵�埈�០�埈�: 174 
25.2.1 Aៅ�០�ퟢ�埈�ퟏ�៥�埪�ퟡ�០�០� 174 
25.2.2 Eៅ�埪�ퟢ�ퟡ�埈�埈�ퟏ�ៅ�០�,   ퟏ�ៅ�埪�០�埈�埈�០�埈�   韵�   埈�韵�埃�埈�ퟢ�០�埈� 174 
25.2.3 C埈�埈�埈�០�埈�   ៽�韵�   ៅ�埪�៴�埈�埈�韵�៴�ퟡ�០�០� 175 
25.2.4 C埈�埈�埈�០�埈�   ៽�韵�   ៅ�០�០�   ៽�韵�   ០�韏�ퟢ�埪� 175 
25.2.5 E៴�韵�ퟢ�埃�ퟏ�埪� 175 
25.2.6 C埈�埈�埈�០�埈�   埇�០�ៅ�   埜�埈�韏�ퟢ�ퟏ�ퟡ�ퟏ�埇�埪�៴�埈�韵�埈� 175 
25.2.7 C埈�埈�埈�០�   埇�០�ៅ�   韏�ퟢ�០�埇�埪�埈� 175 
25.3 A   ퟏ�ៅ�埪�០�ퟢ�埈�០�៴�埇�ퟏ�埪�   ៽�埪�   埈�埪�埈�埪�   ៽�韵�   埪�韵�៴�韵�埈�ퟢ�埪�ퟡ�០�០�   ៴�០�   埇�埈�埈�埈�០�   埈�០�埈�埪�埜�   ៽�韵�   埪�韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�ퟡ�០�០� 176 
26 TENDÊNCIAS 177 
27 BASE   PARA   PERFURARAÇÃO   DE   BANCADA 181 
27.1 FATORES   QUE   AFETAM   A   BANCADA   PERFURAÇÃO 182 
27.1.1 DIÂMETRO   DO   FURO 182 
9 
 
27.1.2 ALTURA   ៽�埪�   BANCADA 182 
27.1.3 FRAGMENTAÇÃO 183 
27.1.4   CONDIÇÕES   DE   TERRENO                                                                                                                                                                                                                                    183 
27.1.5 RESTRIÇÕES   AMBIENTAIS 184 
27.2 TERMINOLOGIAS   USADAS   EM   MODELO   DE   PERFURAÇÃO 184 
27.2.1 DIÂMETRO   DA   PERFURAÇÃO 185 
27.2.2 ALTURA   DA   BANCADA   E   O   COMPRIMENTO   DA   PERFURAÇÃO 188 
27.3 AFASTAMENTO   E   ESPAÇAMENTO 192 
27.3.1 Aퟡ�埪�埈�埈�埪�ៅ�韵�៴�埈�០� 192 
27.3.2 E埈�埪�埪�ퟡ�埪�ៅ�韵�៴�埈�០� 195 
27.3.3 EFICIÊNCIA   DO   MODELO   DE   PERFURAÇÃO 196 
27.4 INCLINAÇÃO   DOS   FUROS 197 
27.4.1 ALINHAMENTO   DO   FURO 198 
27.4.2    C០�៴�៽�ퟏ�ퟡ�៫�韵�埈�   ៽�០�   埈�韵�ퟢ�ퟢ�韵�៴�០�   ៽�韵�   埈�ퟢ�埪�韏�埪�埜�埔�០� 
199 
27.5 MODELO   GEOMÉTRICO   DO   FURO 199 
MODELO   PADRÃO   PARA   PERFURAR   BANCADA   PARA   DETONAR. 200 
27.5.1 H埪�韏�ퟏ�埜�ퟏ�៽�埪�៽�韵�   ៽�韵�   D韵�埈�០�៴�埪�ퟡ�០�០�   (B埜�埪�埈�埈�埪�韏�ퟏ�埜�ퟏ�埈�៑�)   ៽�埪�   R០�埇�埔�埪� 201 
27.5.2 Aퟡ�埪�埈�埈�埪�ៅ�韵�៴�埈�០�   韵�   E埈�埪�埪�ퟡ�埪�ៅ�韵�៴�埈�០� 201 
27.5.3 S埈�韏�埪�韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�ퟡ�០�០�   (S埈�韏�៽�ퟢ�ퟏ�埜�埜�ퟏ�៴�埃�) 202 
27.5.4 I៴�埇�埜�ퟏ�៴�埪�ퟡ�០�០�   ៽�០�   F埈�ퟢ�០� 202 
27.5.5 M០�៽�韵�埜�០�埈�   埪�埪�ퟢ�埪�   韏�埈�ퟢ�埪�埇�០�埈�   埈�韵�ퟢ�埈�ퟏ�埇�埪�ퟏ�埈� 203 
27.5.6 M០�៽�韵�埜�០�埈�   ៽�韵�   P韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�ퟡ�០�០�   埪�埪�ퟢ�埪�   D韵�埈�០�៴�埪�ퟡ�០�០�   ៽�韵�   B埪�៴�埇�埪�៽�埪�埈� 203 
28 FOTOS: 207 
28.1 P韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�埈�ퟢ�ퟏ�៥�韵�埈�   S埈�韏�埈�韵�ퟢ�ퟢ�០�៴�韵�埪�埈� 207 
28.2 PERFURATRIZES   PARA   CÉU   ABERTO 211 
28.3 C០�ៅ�埪�០�៴�韵�៴�埈�韵�埈�   ៽�埪�埈�   P韵�ퟢ�ퟡ�埈�ퟢ�埪�埈�ퟢ�ퟏ�៥�韵�埈� 215 
29 ANEXOS 219 
29.1 Mퟡ�埈�០�៽�០�   韩�   埪�韵�ퟢ�埇�埈�埈�埈�០�០�   韵�   R០�埈�០�   P៴�韵�埈�ៅ�០�埈�ퟏ�埇�០� 219 
29.2. Mퟡ�埈�០�៽�០�   R០�埈�埪�埈�ퟏ�埈�០�   埇�០�ៅ�   Cퟏ�ퟢ�埇�埈�埜�埪�ퟡ�០�០�   Dퟏ�ퟢ�韵�埈�埪�   韵�   Cퟏ�ퟢ�埇�埈�埜�埪�ퟡ�០�០�   R韵�埈�韵�ퟢ�埈�埪� 220 
 
10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. PERFURAÇÃO   EM   ROCHA 
 
1.1 –   INTRODUÇÃO 
 
Normalmente em mineração, as rochas são quebradas por perfurações e                   
explosões. Com exceção em extração de rochas já dimensionadas, perfuração e                     
explosão são necessárias para a grande maioria das minerações. Apenas as rochas                       
menos competentes e fracamente consolidadas ou intemperizadas, podem ser                 
retiradas sem o auxílio de detonações, para isso se utilizam de escavadeiras                       
mecânicas   ou   ocasionalmente   por   jato   hidráulico   ou   outro   meio   de   desmonte   mecânico.  
A perfuração é também aplicada durante a exploração para obtenção de                     
testemunhos de sondagens, para drenagem, estabilidade do maciço rochoso através                   
da colocação de tirantes e testes de fundação e outras aplicações. Esta apostila é                           
direcionada   para   a   aplicação   da   perfuração   em   mineração. 
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Uma gama de variedades de materiais geológicos pode ser encontrada na                     
perfuração, mas se eles são minérios ou rejeitos, isso não importa, pois a mesma broca                             
pode ser usada tanto para o minério como para o estéril, mas diferentes métodos de                             
perfuração poderão ser utilizados em uma mineração para diferentes formações                   
geológicas. 
 
1.2 –   HISTÓRIA   DA   PERFURAÇÃO 
 
Inicialmente, a perfuração em rocha era efetuada com o objetivo de obter blocos                         
de pedra para obras públicas. Para isso utilizavam­se pedras mais duras (Sílex, etc.)                         
que se friccionavam sobre pedras mais brandas (calcários, arenitos, etc.). Para que                       
isso ocorresse, eram confeccionadas pedras com formatos especiais ou por vezes                     
empregavam­se chifres de animais ou qualquer outro objeto que possuísse dureza                     
suficiente. 
Com a descoberta dos metais, começou a trabalhar os minérios que continham                       
cobre e, posteriormente, o ferro. As ferramentas de metal permitem a realização de                         
furos, onde posteriormente se aplicava uma cunha, possibilitando que um bloco fosse                       
rapidamente   destacado   do   maciço. 
Para uma melhor orientação, voltando no tempo e indo diretamente para as minas                         
antigas, onde a perfuração de rocha era realizada por meio de ferramentas de ferro.                           
Utilizava­se um tipo de ponteiro que era golpeado contra a rocha, por meios de uma                             
marreta e girando a cada golpe, o fazia penetrar na rocha. Este processo chamado de                             
“Barra   Mina”,   ainda   é   usado   em   algumas   partes   do   mundo. 
Nesta época já tinha a noção do sistema de percussão (bater) e rotação (girar)                           
para possibilitar a furação e melhorar o rendimento. Com a evolução industrial, a                         
técnica de mineração não poderia ficar para trás; portanto, a tecnologia de perfuração                         
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teve que acompanhar o ritmo, o que exigiu grandes mudanças no sistema de                         
perfuração   de   rochas.  
As minerações eram operadas de forma semelhante, mais não exigiam obtenção                     
de blocos regulares. Dessa forma, passou a utilizar ferramentas apropriadas, como                     
pás, picaretas, picões, etc. Da necessidade de grande produção resultou a introdução                       
do rompimento do maciço rochoso pôr meio de aquecimento pelo fogo. Esta perdurou                         
pôr muito tempo, mesmo após o advento da pólvora. A pólvora negra introduziu                         
grandes   alterações   na   mineração. 
A pólvora foi substituída pôr dinamite e, posteriormente, surgiram o nitrato de                       
amônia   e   outros   compostos   explosivos.  
 
Figura   1 :   Abertura   de   um   túnel   em   rocha,   em   1850   (Ref.:   Graham   West). 
 
A mão do homem foi gradativamente substituída pela máquina; introduziram­se as                     
perfuratrizes, aperfeiçoaram­se as brocas, chegaram, finalmente, à introdução da ponta                   
de carboneto de tungstênio, que se pode considerar como a maior revolução neste                         
sentido,   nas   últimas   décadas. 
 
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2. SURGIMENTO   DA   PERFURATRIZ 
 
Aos poucos, ferramentas rudimentares foram sendo substituídas por máquinas.                 
As primeiras perfuratrizes de rochas surgiram no início do século XIX e, a princípio,                           
usavam como fonte de energia o vapor, até então a forma comum de energia. Devido a                               
problemas intrínsecos a este tipo de máquina, a barra de perfuração, que mais tarde se                             
chamariade broca de mineração, era ligada solidamente ao pistão. Este, em seu                         
movimento recíproco, arrastava consigo a broca, que golpeava a rocha em seu                       
movimento descendente. O sistema de rotação era, a princípio, manual, passando­se                     
mais   tarde   a   empregar   dispositivos   mecânicos.  
A mais antiga perfuratriz que se conhece data de 1838 (Michigan), tendo sido                         
inventada por Singer, (mais tarde ele se dedicou à invenção da máquina de costura). A                             
partir desta, várias pessoas dedicadas ao setor de mineração e estudiosas do assunto,                         
começaram a desenvolver novos tipos de perfuratrizes, procurando torná­las sempre                   
mais   mecanizadas   e   produtivas.  
Era movida a vapor, e o pistão e a broca eram solidamente ligados. Permitia                           
unicamente perfurações verticais, pôr gravidade, pois o pistão levantava o conjunto e o                         
golpe   era   dado   pelo   peso   próprio   da   queda   do   conjunto. 
Em 1849, Couch patenteou uma perfuratriz a vapor, a primeira perfuratriz com                       
válvula automática. Sua operação era independente da gravidade e tinha rotação                     
própria.   Pesava   um   total   de   5   toneladas. 
Em 1851, Fowle construiu a primeira perfuratriz com linguetas para a rotação. A                         
patente de Fowle foi posteriormente, comprada por Burleigh, que fundou assim a                       
primeira   fábrica   de   perfuratrizes   de   que   se   tem   notícia.  
Surgiram então as primeiras perfuratrizes a ar comprimido, que acabaram por                     
substituir totalmente as movidas a vapor. Em 1851, Cave, na França, construiu uma                         
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perfuratriz que funcionava tanto a vapor como a ar comprimido (possivelmente, a                       
primeira perfuratriz a ar comprimido) que, no entanto ainda tinha comando manual da                         
válvula   e   da   rotação. 
As primeiras perfuratrizes movidas a ar comprimido, que se podem considerar                     
como bem sucedidas em operação, foram construídas para esta obra pelo                     
engenheiro­chefe Germain Sommeiller, sendo posta em operação em fins do verão de                       
1861.   
Estas máquinas a vapor e as primeiras pneumáticas eram pesadas e exigiam                       
mais de dois homens para operá­las. Podemos dizer que a maior contribuição técnica                         
dada às perfuratrizes se deve a LEYNER em 1897. Ele introduziu o sistema de limpeza                             
do furo a ar comprimido e a água (minas subterrâneas), rotação por eixo de catraca,                             
lubrificação automática e válvula de regulagem. Deve­se a ele a primeira perfuratriz                       
operada   por   um   só   homem.  
Foi uma longa caminhada de cerca de 50 anos, até que se logrou uma máquina                             
semelhante às de hoje, isto é, até que se conseguiu desligar a broca do pistão,                             
diminuindo dessa forma o efeito nocivo das massas mortas e aumentado o rendimento                         
das máquinas. No entanto, foi uma caminhada produtiva, que permitiu à SAUNDERS                       
afirmar, em 1889: “Há na perfuratriz de rocha mais invenções, pôr volume e peso, do                             
que em qualquer outra máquina de igual importância”. Esta afirmativa permanece até                       
os   dias   atuais. 
Com o avanço da civilização, conceitos técnicos foram desenvolvidos com novas                     
filosofias de trabalho e novos equipamentos surgiram: ­ Motores pneumáticos (radiais                     
de pistões; de palhetas; de Engrenagens), Perfuratrizes maiores para furos mais                     
profundos,   maiores   diâmetros   ou   especiais. 
Em sequência surgiram as perfuratrizes com rotação independente, que                 
possibilitava mesclar a rotação com o impacto, de acordo com o tipo de rocha. A                             
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perfuratriz com giro independente, gira o aço (haste) com o motor externo e o                           
mecanismo interno (pistão) gera o impacto. Com a evolução do sistema, grandes                       
perfuratrizes   foram   fabricadas. 
Voltando à história do desenvolvimento das Perfuratrizes chegando aos anos 60,                     
quando a força hidráulica começou a ser usada nos equipamentos de perfuração. A                         
Gardner Denver , firma americana foi a pioneira a lançar uma Perfuratriz de rocha                         
totalmente hidráulica. Problemas vários obrigaram a Gardner Denver a abandonar o                     
projeto.  
Na década de 80, finlandeses, suecos e americanos voltaram com novas ideias e                         
foi lançando no mercado uma série de equipamentos. Perfuratrizes e Rompedores                     
foram colocados no mercado com vantagens e desvantagens sobre os similares                     
pneumáticos. 
É comum na maioria das operações das minas descuidos e ausência de bons                         
procedimentos na execução da perfuração de rochas. Muitas vezes, é considerado                     
como um processo não relevante dentro da lavra da mina. Esta prática reflete na                           
qualidade e custo da mineração, uma vez que a perfuração é o início do processo de                               
lavra e de fundamental importância para as etapas subsequentes: detonação,                   
carregamento,   transporte   e   britagem.   (JUAREZ) 
Podemos citar como alguns exemplos de processos de corte de pedra e abertura                         
de fogos; o choque de chama muito forte  (Jet piercing) e sua variante, o  plasma Jet , o                                 
ultrassom , a  vibração , o  choque elétrico , o  jato de água  e outros. Alguns ainda                           
incipientes   outros   já   utilizados   comercialmente. 
 
2.1 PERFURAÇAO   POR   VIBRAÇAO  
 
As perfuratrizes comuns apresentam uma vibração, na faixa de 5 a 100 cps.                         
Experiência tem sido feita na desagregação de rochas, dentro da faixa, de 100 a                           
16 
 
20.000 cps. Utiliza­se, para tal, material elétrico­ ou magneto­estritivo que aumenta e                       
diminui de tamanho duas vezes durante um ciclo completo de um impulso elétrico ou                           
magnético. Assim, um campo de 1000 cps produz 2.000 pulsações. O conjunto fica                         
montado fixamente em seus pontos nodulares (quartos de comprimento de onda) para                       
evitar   interferência   de   outras   vibrações. 
A vibração do elemento extrativo é ampliada por um concentrador cônico e a                         
ampliação está na razão direta das diferenças de área do contato com o elemento, de                             
um   lado,   e   da   ponta   perfurante,   do   outro. 
Consegue­se desta forma, em quartzitos, a velocidade de 5 cm/min (20.000 cps;                       
500 w). Estes resultados são considerados insatisfatórios e este método,                   
possivelmente, se restringirá à perfuração em pequena escala, em materiais                   
extremamente   duros,   como   cerâmicas   e   diamantes. 
Outra forma, mais positiva, está sendo testada em perfuratrizes de rotação onde                       
se coloca um elemento magneto­estritivo, atrás da coroa (100­1.000 cps), conseguido,                     
assim,   energia   adicional   na   perfuração   e   maior   penetração.2.2 PERFURAÇÃO   POR   JATO   D’ÁGUA  
 
Trata­se de um processo que tem por finalidade evitar as desvantagens do                       
sistema convencional de injeção do abrasivo. Neste método, o abrasivo é injetado entre                         
a   bomba   e   o   injetor,   diretamente   na   corrente   de   água   de   alta   pressão. 
Há algum tempo está­se utilizando jato de água a grandes pressões, para corte                         
de camadas de minério brando, principalmente carvão. Para que o método funcione, a                         
camada de minério deve ter inclinação e espessura adequadas. Em condições                     
favoráveis, este método rivaliza com os convencionais. O limite físico para uma                       
operação manual de um bico de mangueira, além do qual o operador não mais                           
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consegue segura­la. Está em fluxo de 40 gal/min a 4.000 psi. Acima destes dados, terá                             
de   ser   utilizado   um   dispositivo   mecânico   e   que   encarecera   o   sistema.   
As pressões requeridas para um corte efetivo do material baixaram                   
significativamente. 
As baixas pressões reduzem a degradação das partículas do abrasivo durante o                       
impacto e com os abrasivos certos, é possível recuperação de cerca de 90% do                           
material,   que   pode   ser   recirculado   reduzindo   os   custos   operativos. 
Outra vantagem das baixas pressões diz respeito à possibilidade de utilização de                       
bombas   comuns   e   recuperação   de   água   via   decantação. 
 
2.3 PERFURAÇÃO POR JATO QUENTE (MÉTODO TÉRMICO DE             
PENETRAÇÃO) 
 
Tal método consiste em apontar um jato quente para a superfície de uma rocha, a                             
fim de criar tensões térmicas que proporcionam a fratura da mesma em pequenos                         
estilhaços, retirando a camada superficial da rocha continuamente e produzindo uma                     
perfuração, a rocha é fragmentada ou lascada, como resultado da expansão diferencial                       
dos minerais constituintes de uma rocha que é termicamente induzida. Dependendo                     
das características físicas dos materiais de certas rochas e com o acúmulo de tensões                           
térmicas geradas pelo jato quente, pequenas falhas no interior da rocha podem se                         
propagar em trincas desencadeando no processo de descamação da rocha em                     
pequenos estilhaços. Este método de perfuração tem grande eficiência em rochas mais                       
duras como granito ou quartzo, onde as taxas de penetração são mais altas se                           
comparadas com as taxas obtidas por métodos convencionais. A fonte de calor para                         
aquecimento da rocha pode ser elétrica (feixe de elétrons) e química (combustão). O                         
primeiro caso, o acúmulo dos estilhaços ocasionado na descamação da rocha, tende a                         
18 
 
obstruir a superfície desta, prejudicando a continuidade do processo. Já no segundo,                       
os jatos de gases quentes, gerado pela combustão, são mais eficientes por gerar altos                           
fluxos de calor e também retirar os estilhaços da perfuração para fora do local (este                             
fenômeno é auxiliado pela movimentação do jato, resultado pelas altas velocidades                     
ocorridas   no   processo).   
Poucos Jets Piercing (Plasma Jet) estão em operação. Um dos principais                     
problemas com esse sistema tem sido o elevado custo do oxigênio e óleo combustível                           
que tem ajudado a tornar o mesmo não atraente, além do mais incluem a dificuldade de                               
fornecimento de fluidos de processo e o perfil de algumas rochas serem irregulares,                         
Com todos estes inconvenientes, este processo de perfuração tem diminuído bastante                     
a sua popularidade nos últimos anos devido ao aumento da versatilidade e                       
penetrabilidade   das   novas   brocas. 
 
Figura   2 :   Jets   Piercing. 
 
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2.4 PERFURAÇÃO   QUÍMICA 
 
Ataque químico ou através da reação química, pode ser mais atraente na forma                         
de acessório ao invés de um meio principal de penetração. Aditivos ao fluido de                           
perfuração (amaciantes) tem demonstrado alguma melhoria na taxa de penetração na                     
perfuração   convencional. 
 
2.5 PERFURAÇÃO   A   LASER 
 
A Vale em parceria com a PUC­Rio e a UTFPR, sob coordenação do professor                           
Arthur Martins Braga (Departamento de Engenharia Mecânica da PUC­Rio), trabalha                   
no   desenvolvimento   de   um   sistema   a   laser   aplicado   na   perfuração   de   rochas. 
O projeto “Sistema a Laser para Perfuração de Rochas” iniciou no fim de 2008                           
realizando estudos experimentais e teóricos, fornecendo condições desse sistema em                   
relação aos parâmetros de operação do laser e sua interação com a rocha. Visa                           
também à integração de um sistema online de monitoramento das propriedades                     
geometalúrgicas   e   geomecânicas   do   maciço. 
20 
 
 
Figura   3a:    Sistema   a   Laser   de   Perfuração.  
 
Revelaram­se   possíveis   vantagens   comparadas   aos   métodos   tradicionais,   como: 
▪ Aumentos   da   eficiência   de   perfuração; 
▪ Redução   no   número   de   partes   mecânicas   móveis   presentes   na   perfuratriz; 
▪ Capacidade   de   perfurar   diferentes   materiais   (rochas,   metais,   etc.); 
▪ Redução   nos   custos   com   manutenção; 
▪ Diminuição   dos   riscos   de   movimentação   tectônica   por   não   haver   contato   entre   a 
broca   óptica   e   a   rocha. 
Só foi desenvolvido o equipamento de laboratório. O foco era à interação do laser                           
com a rocha, questões térmicas que promovem a perfuração e as ondas adequadas                         
para cada minério. O processo utilizado foi a espalação (spallation), que é a fissão                           
21 
 
nuclear que ocorre quando um átomo é desintegrado pelo impacto de uma partícula                         
altamente energética, a quebra é realizada por uma tensão térmica localizada,                     
expandindo   a   rocha. 
 
Figura   3b:    A   profundidade   de   perfuração   e   as   restrições   de   ondas   são   dificuldades 
enfrentadas. 
 
A espalação cria um impulso de tensão compressiva, quando se propaga                     
descasca um filme fino e reflete como onda de tensão na fronteira livre. Este impulso                             
tem duração de 3 a 8 nanosegundos e a magnitude varia de acordo com a fluência do                                 
laser. Esta técnica é adequada à espalação de filme ultrafinos (≤ 1µm de espessura)                           
devido   à   ausência   de   contato   físico   na   aplicação   da   carga. 
O protótipo possui diâmetro de meia polegada e tem consumo médio de 10 kW. A                             
taxa de penetração varia com a rocha, mas leva poucos segundos para realizar um furo                             
de 25 mm x 10 mm de diâmetro. O tempo é diretamente proporcional à profundidade. A                               
rocha é retirada por injeção de gás ou líquido, mas a grande dificuldade está em definir                               
o comprimento de onda para não se perder a intensidade na interação com o material22 
 
injetado. 
O   valor   do   investimento   para   uma   mineradora   utilizar   um   equipamento   a   laser   seria 
maior   que   um   equipamento   tradicional,   mas   seria   compensado   pelo   custo   benefício 
devido   ao   maior   tempo   de   utilização   do   laser,   menor   manutenção   e   custo   operacional. 
A primeira vantagem do sistema a laser é a taxa de perfuração, visto ainda a falta                               
de necessidade de brocas específicas para diferentes rochas, o tempo é reduzido pelo                         
ajuste   do   comprimento   de   onda,   além   de   ter   mais   precisão   na   geometria   do   furo. 
A grande dificuldade no momento é a relação profundidade e restrições de                       
transmissão de ondas com alta potência por longas distâncias através de fibras óticas,                         
podendo ser um limitador de penetração. Outra dificuldade é a necessidade do fluido                         
utilizado ser invisível para o comprimento de onda determinado para o minério, o ajuste                           
da   cor   do   laser   precisa   ser   compatível   com   o   fluido   e   a   rocha. 
Outro projeto está sendo realizado pela Foro Energy, que mistura broca e laser                         
para utilização na indústria petrolífera. Há outro trabalho similar a partir de um spin­off                           
entre   a   PUC­Rio   e   a   Petrobras   voltados   a   poços   de   petróleo   no   Brasil. 
 
3. EQUIPAMENTOS   DE   PERFURAÇÃO 
 
O modo mais comum de efetuar um furo numa rocha é golpear a rocha com uma                               
barra de ferro e rodá­la entre dois golpes sucessivos. Este procedimento é usado até                           
hoje em alguns lugares na extração rudimentar de pedras, foi aperfeiçoada pelo                       
homem   para   construir   as   máquinas   que   recebem   o   nome   de   “perfuratrizes   de   rochas”. 
Os diâmetros das perfurações para a escavação de maciços variam no Brasil, no                         
que diz respeito à Engenharia Civil, normalmente 7/8’’ a 4’’ (22 mm a 100 mm). As                               
profundidades das perfurações variam em função da rocha e do equipamento                     
disponível,   mas   são   raras   as   perfurações   além   de   30m,   ficando   a   média   entre   4   a   18   m. 
A perfuratriz é um equipamento específico utilizado para fazer furos a distâncias                       
pré­determinadas, em diâmetros que variam de 22 mm a 150 mm em média. Nas                           
23 
 
grandes minerações os diâmetros dos furos podem atingir 225 mm ou mais. Na                         
perfuratriz é introduzida a broca, que é uma haste metálica que possui na extremidade                           
materiais   muito   duros,   chamados   pastilha,   que   escava   a   rocha,   perfurando.  
A perfuratriz manual transmite movimento de percussão e rotação à haste, mas é                         
a pastilha quem executará a escavação da rocha. Sendo constituída de material mais                         
duro   que   a   rocha,   recebe   e   transmite   os   golpes   e   vai   gradualmente   furando­a. 
 
 
Figura   4:    Carretas   de   perfuração   pw   5000. 
 
Entenda­se por perfuração de rocha, o perfeito sincronismo de quatro                   
movimentos:    impacto    ou    percussão ,    rotação ,    avanço    e    limpeza : 
Impacto ou percussão  ­ sua função é de provocar o cisalhamento no material a                           
ser perfurado (rocha ou refratário). O impacto ou percussão é gerado pelo movimento                         
24 
 
do pistão, e é transmitido pelo punho para as hastes para a coroa e para o material que                                   
está   sendo   perfurado. 
Rotação  ­ sua função é reposicionar as pastilhas da coroa, cobrindo toda a área                           
do   furo.   A   rotação   é   feita   através   de   motores   e   redutores. 
Avanço  ­ tem como função manter as ferramentas constantemente em contato                     
com a rocha ou refratário, evitando­se assim a flutuação das hastes (aço). Uma                         
perfuratriz   pneumática   trabalha   normalmente   com   23   a   27   libras   de   pressão   de   avanço. 
Limpeza  ­ tem como finalidade manter o furo limpo. Furo com detritos prejudica a                           
perfuração,   quanto   mais   limpo   o   furo   maior   a   velocidade   de   penetração.  
 
4. CLASISIFICAÇÃO   DAS   PERFURATRIZES 
 
Figura   5  
 
As   perfuratrizes   utilizadas   na   perfuração   de   rochas   classificam­se   em: 
−      Perfuratrizes   Percussivas; 
−      Perfuratrizes   Rotativas; 
25 
 
 
Figura   6 :   Representação   esquemática   da   perfuratriz   rotativa.    Fonte:   Ingersoll­Rand, 
1999. 
 
−      Perfuratrizes   Rotativas­Percussivas; 
 
 
Figura   7:    Representação   esquemática   da   perfuratriz   percussiva.    Fonte: 
Ingersoll­Rand,   1999. 
 
−      Perfuratrizes   de   Furo­Baixo. 
 
26 
 
                       
Figura 8:  Representação esquemática da perfuratriz percussiva.  Fonte:               
Ingersoll­Rand,   1999. 
 
4.1 Perfuratrizes   Percussivas 
 
São aquelas que produzem o trabalho manual de perfuração de rocha. Um                       
homem golpeava o ponteiro de ponta achatada, semelhante a uma talhadeira. Outro                       
homem segurava o ponteiro, e a cada golpe girava o ponteiro de um pequeno arco de                               
círculo. Cada golpe causava um corte na rocha, e a rotação, após cada golpe, permitia                             
o   corte   completo   do   círculo   e   o   avanço   da   perfuração. 
A perfuratriz percussiva reproduz esses movimentos. Embora chamada apenas                 
percussiva, ele, na realidade, produz um giro na broca, imediatamente após cada                       
golpe. Esse giro sempre de um pequeno arco de círculo é, portanto, descontínuo.                         
Desta   maneira   reproduz   as   perfurações   manuais,   caracterizadas   por   outros   tipos. 
 
4.1.1. Churn­drills 
 
Caracterizam­se pela construção solidária da ponta percussora e do mecanismo                   
de   percussão.  
27 
 
 
4.1.2. Cable   Churn­drills 
 
Possuem um peso, preso a um cabo, e os golpes são produzidos pela suspensão                           
e respectivo golpe por gravidade do peso. Os furos têm um diâmetro de 90 a 300 mm e                                   
se   conseguem   profundidades   de   até   500   m   ou   mais.    Procurar   fig 
 
4.1.3. Pneumatic   Churn­drills  
 
Semelhantes às anteriores. O golpe é auxiliado por um pistão pneumático. Tem,                       
por isso, mais potência que as anteriores, permitindo seu uso em rochas duras. São de                             
custo elevado, necessitando, portanto, de pleno aproveitamento. Permitem fazer furos                   
de   140   a   200   mm,   à   profundidade   de   20   a   30   m.  
 
4.1.4. Marteletes 
 
Caracterizam­se pela construção separada da ponta percussora e do pistão.                   
Marteletes   movidos   a   ar   comprimido   (são   os   mais   utilizados). 
 
4.1.4.1. Marteletes   Manuais 
 
Apesar da perfuração mecanizada em certa medida vem efetuando perfuração                   
com diâmetros pequenos e menos importantes, sempre haverá operações onde as                     
perfuratrizes   manuais   são   mais   adequadas   ou   certamente   o   único   método   a   ser   usado. 
As   condições   preferenciais   de   perfuração   para   furos   pequenos   são: 
­   Pequenos   furos   (22...34mm); 
­   Baixa   altura   da   bancada   (menor   do   que   6   m); 
­   Trabalhos   pequenos   onde   a   quantidade   de   furos   é   ínfima; 
­   Trabalhos   ou   parte   dos   trabalhos   em   condições   de   terreno   difíceis.  
28 
 
 
Perfuratrizes manuais são projetadas para furos de pequenos diâmetros ou furos                     
rasos. Devido ao tempo necessário para executar um furo e devido à baixa potência e                             
pressão, esta perfuratriz é usada apenas quando o uso de equipamentos maiores é                         
inviável ou impraticável. Na perfuratriz manual a pressão contra a rocha aumenta                       
devido   ao   peso   do   operador   ou   um   peso   extra   para   perfurar   a   rocha,   quadro   abaixo. 
Faixa   de   diâmetro   do   furo  25......45mm   (7/8”.....1 3/4 ”) 
Broca   de   aço   integral  19......25mm   (3/4”......1”) 
Profundidade   do   furo  Até   6.400   mm 
Peso   da   perfuratriz  10......30kg 
Taxa   de   perfuração*  0,15......0,25m/min 
*Para   um   furo   com   35mm   de   diâmetro   em   um   granito   de   médio   a   duro. 
 
Perfuratriz manual usa de 400 mm a 6.400 mm de broca de aço. Estas brocas são                               
arrumadas em séries em que o diâmetro do furo diminui com o aumento do                           
comprimento da broca para evitar que a mesma fique presa no furo (ver brocas                           
integrais). Estas perfuratrizes são normalmente equipadas com uma trava de aço                     
enrijecido para facilitar a trocas de ferramenta. Elas também estão disponíveis numa                       
versão silenciosa, equipadas com um silenciador interno, para usar em ares sensíveis                       
ao   ruído. 
O desenvolvimento de Perfuratriz hidráulica ultimamente tem as trazido para o                     
campo das perfuratrizes manuais. Perfuratrizes hidráulicas manuais tem se mostrado                   
superior   às   pneumáticas   especialmente   em: 
­   Consumo   de   energia; 
­   Custo   da   perfuração; 
­   Eficiência   de   saída; 
­   Condições   de   trabalho; 
29 
 
­   Vibrações   menores; 
­   Maiores   taxas   de   penetração; 
­   Melhora   a   eficiência   do   operador. 
 
 
30 
 
 
Figura   9:    Marteletes   manuais. 
 
31 
 
 
Figura   10.1:    Martelete   manual   a   ar   comprimido. 
 
 
Figura   10.2:    Martelete   manual   a   ar   comprimido. 
 
32 
 
 
Figura   10.3:    Martelete   manual   a   ar   comprimido   em   operação. 
 
Os martelos perfuradores RH foram concebidos para trabalhos mais pesados, tais                     
como, perfuração de bancada e secundária, assim como, perfuração com                   
rebentamento   suave.  
Os martelos RH possuem um robusto mecanismo rotativo com uma barra estriada                       
e   uma   alta   potência   de   impacto   para   perfurar   rocha   dura. 
Onde   se   podem   utilizar: 
­   Perfuração   de   bancada   e   secundária,   perfuração   com   rebentamento   suave; 
­    O   RH   571   para   pequenos   trabalhos; 
­    O   RH   658   para   perfurar   furos   mais   profundos. 
 
O martelo correto para a sua aplicação O martelo leve RH 571 é o ideal para                               
trabalhos de menor profundidade. O RH 658, ligeiramente mais pesado e mais                       
poderoso,   é   adequado   para   furos   de   maior   profundidade. 
O RH 572E combina a leveza com um conforto extra para o operador, graças às                             
33 
 
pegas amortecedoras de vibrações e a um eficiente silenciador. Todos os modelos                       
estão   equipados   com   pegas   em   T   para   uma   aderência   sólida   e   confortável. 
­    A   descarga   pneumática   incorporada   permite   ciclos   de   descarga   de   ar   mais   rápidos 
­    Regulador   de   fluxo   contínuo   para   uma   fácil   compressão 
­    Robusto   retentor   de   recuo   com   cavilha   –   muda   as   brocas   rápida   e   facilmente 
­    As   pegas   com   amortecedores   de   mola   reduzem   as   vibrações   em   75% 
­  O silenciador, em poliuretano resistente ao impacto e ao desgaste, reduz o nível do                             
ruído   em   mais   de   50%. 
 
Figura   10.4:    Martelo   perfurador   RH. 
34 
 
 
 
Dados   técnicos  
        Encaba
douro  
         
    Com
pri­ 
Cons
umo 
de  
da 
broca  
  Velo
c.   de  
Taxa 
de  
Ligaç
ão  
 
Modelo   Peso   ment
o1)  
ar   a   6 
bar  
(hex.)   Impa
cto  
rotaç
ão  
penetr
ação  
tubo
s  
 
  kg   mm   l/s   mm   golpes/min   rpm  
mm/mi
n   mm  
 
RH   572E   22,8   583   37   22x108   2040   170   2602)   19    
RH   571­5L   17,8   510   39   22x108   2100   190   2952)   19    
RH   571­5LS   18,9   510   39   22x108   1980   190   2752)   19    
RH   658L   24   565   58   22x108   2040   215   4252)   19    
RH   658LS   25   565   58   22x108   2040   215   4102)   19    
 
1)   Incluindo   o   retentor   da   broca 
2)   Perfuração   em   granito   com   33   mm,   broca   em   aço   integral   tipo   escopro   (trabalhando 
a   uma   pressão   de   6   bar) 
 
4.2 Marteletes   verticais   –   Stopers. 
35 
 
 
 
 
 
Figura   11:    Marteletes   verticais   –   Stopers . 
 
4.3.Marteletes   movidos   a   motor:   Motor   a   gasolina   –   Pionjar   e   Cobra 
 
Como a Pionjär é acionada à gasolina, não há a necessidade de unidades de                           
potência, mangueiras ou cabos elétricos. Todos os controles são colocados juntos para                       
a fácil operação e a ignição se dá com apenas uma rápida puxada da corda de                               
acionamento. Os usuários também irão apreciar os punhos com amortecimento de                     
vibrações. A Pionjär é entregue em uma caixa de madeira com proteção para facilitar o                             
transporte   e   oferece   fácil   acesso   aos   principais   locais   de   serviço   de   manutenção. 
 
 
36 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura   12:    Marteletes   movidos   a   motor   com   motor   a   gasolina   –   Pionjar   e   Cobra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura   13:    Motor   elétrico   –   Bosch.  
 
O acionamento das perfuratrizes é feito principalmente por ar comprimido.                   
Entretanto, existem no mercado perfuratrizes leves, e acionadas por motor a gasolina e                         
destinadas a pequenos trabalhos, que comportariam o deslocamento de um                   
compressor de ar. Essas perfuratrizes constituem com o motor a gasolina conjuntos                       
únicos, portáteis. Para pequenos trabalhos representa o menor custo de perfuração.                     
37 
 
Não são, todavia, recomendados para trabalhos de porte. Não tem a mesma potência                         
que   as   perfuratrizes   de   ar   comprimido.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura   14:     Compressor   de   ar. 
 
Os compressores de ar destinados ao acionamento das perfuratrizes percussivas                   
podem ser estacionários ou portáteis. São estacionários quando montados sobre bases                     
rígidas e de difícil deslocamento. Na maioria dos casos, são movidos por motor elétrico,                           
havendo,   em   consequência,   necessidade   de   se   dispor   de   energia   elétrica   no   canteiro. 
Os compressores são portáteis, quando montados sobre rodas, dotadas de                   
pneus. Esses compressores utilizam normalmente motor diesel e são rebocáveis                   
atravésde   uma   barra   de   tração.  
 
4.4 Funcionamento   das   Perfuratrizes   Percussivas 
 
As perfuratrizes percussivas transmitem à broca percussão e, no intervalo entre                     
duas percussões sucessivas, uma rotação de pequeno arco de circulo.                   
Simultaneamente esses dois movimentos ocorrem à introdução na perfuração de ar ou                       
água   de   limpeza. 
38 
 
 
Portanto,   há   três   sistemas   na   perfuratriz,   que   são: 
 
▪ Sistema   de   percussão; 
▪ Sistema   de   rotação; 
▪ Sistema   de   limpeza. 
 
4.4.1 Sistema   da   Percussão 
 
O sistema de percussão consta essencialmente de duas partes, ou seja, de um                         
cilindro em cujo interior se desloca o pistão. Este é, em geral, formado por uma peça                               
única, com dois diâmetros, sendo a parte de diâmetro maior o pistão propriamente dito                           
e   a   de   diâmetro   menor   o   pescoço   ou   guia   do   pistão   com   a   face   de   impacto. 
 
Figura   15 :   Representação   esquemática   do   sistema   de   compressão. 
 
Vejamos   como   se   comporta   dinamicamente,   o   mecanismo   de   percussão: 
 
Pistão 
 
39 
 
Esfera    figuras 
 
Oscilante 
 
Figura   15.1 :   Representação   esquemática   do   sistema   de   compressão. 
 
 
Válvula   Tubular: 
 
1)   Energia   de   impacto   transmitida   por   golpe: 
 
e   =   p m    S.   (ПD 2    )/   4   =   mV 2    /2g 
 
p m    =   pressão   da   cabeça   do   pistão 
S    =   Curso   do   pistão 
m    =   massa   do   pistão 
V    =   Velocidade   de   impacto   do   pistão 
g    =   aceleração   da   gravidade 
D    =   diâmetro   da   cabeça   do   pistão 
 
2)    Energia   transmitida   por   minuto: 
 
E   =   n.   e   =   n.   p m.    (S   .ПD 2 )/   4 
40 
 
 
n    =   Número   de   golpes   do   pistão   por   minuto 
e    =   Energia   de   impacto   transmitida   por   golpe 
 
3)  A energia transmitida por minuto está em relação direta com o avanço, em minuto,                             
da   perfuração,   logo: 
 
B   =   k 1    .   E   =   k 1 .n   .Pm.(S   ПD 2 )/4 
 
4) A velocidade está em relação direta com o número de golpes e o curso do pistão,                                 
portanto: 
n   .   S   =   K2 .    V 
Logo, 
B   =   k 1 .   Pm   .S.   (ПD 2 )   /4.   k 2    .   V 
 
5)    Reunindo   as   constantes   todas   sob   uma   única,   ou   seja, 
 
k 3    =   k 1 .   П/4   .   k 2 
 
Teremos, 
B   =   k 3    .   p m   .    D 2    .   V 
 
Concluímos que a velocidade de penetração aumenta na razão direta da pressão                       
média,   da   velocidade   de   impacto   e   do   quadrado   do   diâmetro. 
 
4.4.2 Sistema   de   Rotação 
 
41 
 
Nas   perfuratrizes   modernas   são   três   os   sistemas   principais   de   rotação: 
 
Rotação   em   separado; 
Rotação   Bob; 
Rotação   por   eixo   de   catraca.  
 
1)   Rotação   em   Separado 
 
Usa­se em casos especiais, quando o material a perfurar tem muita adesão ou                         
fricção lateral ou quando o equipamento se torna muito pesado. Nestes casos, a                         
perfuratriz possui um motor separado de seu corpo e a rotação é transmitida, de                           
preferência   à   bucha   de   rotação. 
 
2)   Rotação   Bob 
 
Neste sistema, a rotação se faz em função de um anel de catraca, externo ao                             
pistão, e que arrasta o sistema de pistão­broca, através de ranhuras existentes no                         
pescoço   do   pistão.    figuras 
 
3)   Rotação   por   eixo   de   catraca 
 
Este sistema é utilizado em rochas mais duras e em maiores profundidades do                         
que o sistema anterior e a catraca e linguetas estão montadas externamente ao pistão,                           
acima dele, fazendo­se a transmissão do movimento de rotação através de um eixo de                           
catraca. 
 
42 
 
 
Figura   15.2 :   Representação   esquemática   do   sistema   de   compressão. 
 
 
4.4.3 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. 
A limpeza dos detritos dos furos deve ser a mais rápida possível, para se obter                             
máxima   velocidade   de   penetração. 
Existem,   basicamente,   quatro   sistemas   de   limpeza: 
­ Ar 
­ Água. 
­ Espuma 
­ Lama 
 
O primeiro sistema é mais simples, por questão de instalação e manuseio da                         
perfuratriz. Utiliza­se o segundo sistema apenas quando a poeira assim o exigir ou em                           
alguns   casos   excepcionais   (grandes   profundidades,   etc.). 
43 
 
A limpeza a ar não apresenta maiores problemas, pois as perfuratrizes têm todas                         
um dispositivo automático de sopro por dentro da broca ou das hastes rosqueadas.                         
Quando assim for conveniente, poderá utilizar perfuratrizes que não sopram os detritos,                       
mas o sugam, por dentro do mesmo furo da broca (sistema “ Vacum­jet ” da Ingersoll                           
Rand, etc.). Outro sistema utilizado em grandes perfurações é um exaustor de poeira,                         
montado   à   boca   do   furo. 
 
a) VELOCIDADE   DE   AR   REQUERIDA   E   DISPONÍVEL   PARA   PERFURAÇÃO  
A função do ar é remover o material cortado do furo e resfriar o rolamento da                               
broca tricônica. Esta remoção do material cortado do fundo do furo é conhecida como                           
limpeza do furo. É importante que a perfuratriz tenha uma velocidade de ar suficiente                           
para mover os fragmentos de rocha rapidamente para o topo do furo. Se a velocidade é                               
inadequada o material cortado não será removido do fundo do furo dentro de uma                           
revolução da broca. Dessa forma, eles serão retrabalhados e partículas muito finas são                         
geradas. Um indicativo de volume insuficiente de ar é a presença de partículas finas no                             
material perfurado. Uma limpeza deficiente do furo implica numa redução da taxa de                         
penetração   e   na   redução   da   vida   útil   da   broca.  
O movimento dos fragmentos na área anular entre a haste de perfuração e a                           
parede do furo é um processo complexo que não pode ser modelado com exatidão.                           
Experimentalmente, Bauer & Crosby (1990) encontraram que a velocidade de retorno                     
dos   fragmentos   pode   ser   expressa   como   segue:  
Um   =   264   x   ρ 1/2    x   d    1/2 
Onde:  
Um   =   velocidade   de   retorno   dos   fragmentos   da   perfuração,   em   ft/min;  
ρ   =   densidade   do   fragmento   em   lb/ft 3    ;  
d   =   diâmetro   do   fragmento   em   polegadas.  
44 
 
 
O compressor da perfuratriz, para uma boa limpeza do furo, deve fornecer uma                         
velocidade de ar 2,5 vezes superior à velocidade requerida para remoção da rocha                         
(Crosby,   1998).  
A quantidade de ar disponível para a limpeza do furo obedece à equação básica                           
de   fluxo   de   ar:  
Q   =   v   x   A  
Onde:  
v   =   velocidade   do   ar;   A   =   áreada   seção   transversal.  
Utilizando­se esta equação é possível calcular a velocidade disponível para a                     
limpeza do furo em função da vazão do compressor da perfuratriz, do diâmetro do furo                             
e da haste de perfuração. A área anular de passagem do fluxo de ar é a diferença entre                                   
a   área   do   furo   e   da   haste,   conforme   figura   abaixo. 
 
Figura   16 :   Área   anular   de   passagem   do   fluxo   do   ar.   Fonte:   Morais,   1999. 
 
O   cálculo   da   velocidade   de   ar   disponível   na   perfuratriz   para   a   limpeza   do   furo   será:  
BV   =   Q   /   A a    =>   BV   =   4.Q   /   π   .   (D f 2    –   D h 2 )   =>  
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BV   =   183,3   x   Q   /   (D f 2    –D h 2 )  
Onde:  
BV   =   velocidade   de   ar   disponível   para   a   limpeza   do   furo,   em   ft/min;  
Q   =   vazão   real   do   compressor,   em   CFM   (ft 3 /min);  
D f    =   diâmetro   da   coroa   em   polegadas   (in);  
D h    =   diâmetro   da   haste   em   polegadas   (in);  
183,3   =   fator   de   conversão   de   unidades.  
 
Para se obter um melhor desempenho em perfuração, a velocidade de limpeza é                         
um fator importante no equipamento de perfuração. A velocidade de retorno do material                         
perfurado no fundo do furo varia de acordo com as condições de perfuração, isto é,                             
densidade da rocha, profundidade do furo, umidade do material, tamanho da partícula e                         
as condições do maciço (presença de descontinuidades). O consenso da maioria dos                       
especialistas é que a faixa da velocidade do ar de 5.000 – 7.000 ft/min (1.525 – 2.135                                 
m/min) representa os valores mínimos para material seco e 7.000 – 9.000 ft/min (2.135                           
– 2.745 m/min) para material úmido ou de densidade elevada, como por exemplo o                           
minério   de   ferro. 
 
 
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Figura   17 :   Furo   de   sistema   de   limpeza. 
 
É de máxima importância que a quantidade de ar necessária à perfeita limpeza do                           
furo seja suficiente para expulsão fácil das partículas proveniente da desagregação                     
produzida   pelos   impactos   da   pastilha   sobre   a   rocha. 
Uma boa limpeza com remoção instantânea de grãos deixa o furo limpo e                         
aumenta a velocidade de penetração, evitando a necessidade de retrabalhar a rocha já                         
perfurada. Uma limpeza inadequada reduz a velocidade de penetração e aumenta o                       
risco   de   se   prender   o   equipamento. 
 
b) ÀGUA 
Para limpeza com água, tornam­se necessários cuidados especiais. Primeiro, a                   
pressão de água deve ser levemente inferior à pressão do ar (cerca de 1 bar)                             
especialmente quando se usa brocas integrais sem retentor, na hora de maior                       
formação de pó, que é o embocamento. Devido a isto, as perfuratrizes modernas vêm                           
equipadas com cabeçote automático que abre a admissão de água de ar comprimido,                         
tudo   pela   mesma   alavanca   de   comando.  
Se a pressão da água for maior do que a do ar, o risco é de que a água entre na                                         
perfuratriz. Se for necessário uma melhora na limpeza com uma maior pressão de                         
água,   se   recomenda   equipamentos   projetados   para   limpeza   em   separado. 
Os cuidados tidos ultimamente com as perfuratrizes têm resultado em sopro                     
chamado adicional, que combina limpeza de água e ar e dá, ao concluir a perfuração,                             
um sopro final, para perfeita limpeza do furo, através da paralisação da perfuratriz e                           
uso   integral   do   ar   para   limpeza. 
Retentores usados em punhos com limpeza central estão sempre sujeitos a                     
danificação por sujeira na água e por atritos do tubo de limpeza. Se o retentor for                               
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danificado ele deve ser trocado imediatamente, e se isto não for executado, o punho e                             
a   perfuratriz   serão   quase   que   imediatamente   danificados. 
 
c) ESPUMA 
A mistura água + detergente (espuma) está se impondo cada vez mais,                       
principalmente em minas subterrâneas. Essa mistura resulta numa atmosfera livre de                     
poeira. A limpeza com espuma necessita de pequenos volumes de água, com isso se ­                             
elimina   grandes   instalações. 
Numa instalação para a utilização de espumas é necessário um tanque de 80 a                           
100 litros que é o suficiente para uma jornada de trabalho. Mistura com água numa                             
proporção   1:800   a   1:3000. 
O tanque é pressurizado pela linha de ar comprimido da perfuratriz. Uma                       
mangueira conduz a mistura a um atomizador, onde o mesmo injeta o líquido no fluxo                             
de   ar   que   vai   ao   sopro   da   perfuratriz. 
 
5. LAMAS   DE   PERFURAÇÃO 
 
Desde os primeiros poços perfurados pelo sistema rotativo, já se usa de forma                         
bem simples um composto a base de água que tem por objetivo principal lubrificar a                             
broca durante a perfuração. Sendo assim, os primeiros fluidos de perfuração                     
desenvolvidos foram os de base aquosa. Ao longo dos anos, as lamas Base Água                           
passaram a ser incorporadas por diversas substâncias para que algumas de suas                       
características e funções fossem melhoradas. Algumas destas substâncias são: argilas,                   
álcalis, sais, polímeros, gotas de óleo (formando­se as emulsões) e várias outras                       
substâncias   insolúveis   como   barita,   bentonita,   argila   e   cascalho   em   suspensão. 
As composições destas lamas dependem então das substâncias nelas                 
dissolvidas, dos materiais solúveis ou dispersos nas formações rochosas perfuradas,                   
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da   quantidade   de   infiltração   da   lama   nos   poros   das   formações   e   outros. 
As lamas de perfuração são uma classe especial dos fluidos de perfuração                       
usados principalmente para a exploração de poços de petróleo. O termo ‘lama’ se                         
refere basicamente à consistência espessa deste fluido, característica esta obtida                   
através   da   adição   de   inúmeros   materiais   e   elementos   químicos.  
Existem inúmeros tipos de lamas de perfuração, que são classificadas de acordo                       
com   a   fase   do   fluido,   alcalinidade,   dispersões   e   tipos   de   elementos   químicos   utilizados.  
Segundo FERREIRA (2002), uma variedade de fluidos de base aquosa vem                     
sendo desenvolvida desde o início da perfuração dos poços de petróleo, porém                       
podemos destacar como componentes clássicos das lamas de base aquosa, a barita e                         
a bentonita. A barita é o nome comercial do sulfato de bário (BaSO 4 ), empregado                           
basicamente para aumentar a densidade do fluido (GRAY  &  DARLEY, 1981). A barita                         
por ter uma densidade elevada, algo próximo de 4,5 kg/m3, faz com que a lama fique                               
mais   densa,   ajudando   na   estabilização   da   coluna   de   perfuração   no   fundo   do   poço. 
Quanto mais profundofor o poço, mais densa deve ser a lama para resistir à                             
pressão hidrostática a que o poço estará submetido. Já a bentonita é uma argila de                             
origem vulcânica que possui uma granulometria muito fina (inferior a 0,002mm) e tem                         
como principal componente a montmorilonita (GRAY  &  DARLEY, 1981). A                   
montmorilonita é um argilomineral do grupo das esmectitas (estrutura 2:1), apresenta                     
forma lamelar, elevada atividade e se expandem na presença de água. Esta possui                         
inúmeras características, destacando­se sua ação como viscosificante (diminuição da                 
viscosidade),   redutor   de   filtrado   dentre   outras. 
As formulações das lamas de base aquosa foram evoluindo ao longo do tempo,                         
ou seja, diversas substâncias dissolvidas e em suspensão foram sendo incorporados e                       
seu desempenho operacional foi sendo testado. A partir do estudo e do teste destas                           
novas formulações, diversos parâmetros operacionais de filtração, de viscosidade, de                   
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lubrificação da broca, de toxidade, de densidade e de sua influência na taxa de                           
perfuração, foram sendo analisados. Através da análise do resultado destes testes, as                       
novas lamas foram evoluindo ao longo dos anos e passaram a ter formulações mais                           
específicas para cada tipo de poço a ser perfurado, ou seja, passaram a desempenhar                           
cada   vez   melhor   as   suas   funções. 
Sendo assim, alguns exemplos destas melhorias das lamas ao longo dos anos foram                         
sendo   obtidas   (FERREIRA,   2002): 
● O amido foi considerado um bom agente redutor de filtrado e passou a ser                           
empregado   tanto   em   formulações   de   base   aquosa   quanto   oleosa; 
● Nos anos 30, o agente dispersante (redutor de viscosidade) mais popular para                       
os fluidos de perfuração era o quebracho (tanino vegetal de coloração avermelhada).                       
Estas lamas, que continham quebracho, possuíam elevado pH e tinham como                     
característica   a   baixa   força   gel   e   a   grande   tolerância   à   incorporação   de   sólidos; 
● Após os fluidos contendo tanino (quebracho), foram desenvolvido os fluidos à                     
base   de   cal   ( Lime   Muds ),   que   possuíam   basicamente   as   mesmas; 
● Limpar o fundo do poço e levar os cavacos (fragmentos de rocha) de                         
perfuração   até   a   superfície; 
● Manter   os   sólidos   em   suspensão   durante   a   ausência   de   bombeamento; 
● Exercer pressão hidrostática sobre as formações, de modo a evitar o influxo                       
de   fluidos   indesejáveis   ( kick ); 
● Sustentar   as   paredes   do   poço   evitando   seu   colapso; 
● Resfriar   e   lubrificar   a   broca; 
 
Além destas funções básicas, existem determinadas características consideradas               
desejáveis às lamas de perfuração, tais como: serem facilmente bombeáveis; serem                     
estáveis quimicamente, terem baixo grau de corrosão e abrasão e não causarem danos                         
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às formações rochosas. Além disso, é importante que as lamas tenham um baixo custo                           
de   aquisição   e   serem   facilmente   separáveis   dos   cavacos   na   superfície. 
 
6. LUBRIFICAÇÃO   E   MANUTENÇÃO   DE   PERFURATRIZES 
 
A boa lubrificação é característica essencial, não só da longa vida de uma                         
perfuratriz, como também de seu rendimento. Para se conseguir boa lubrificação,                     
torna­se necessário ter um lubrificador adequado e o óleo lubrificante recomendado.                     
Nos modelos antigos, o óleo lubrificante era colocado na própria perfuratriz, num                       
lubrificador embutido que a mesma possuía. Este lubrificador embutido não tinha                     
capacidade suficiente para longas operações e exigia que se completasse seu nível                       
com muita frequência. Devido a isso, passou­se a adotar o lubrificador externo à                         
máquina,   localizado   na   linha   de   ar.   É   o   chamado   lubrificador   de   linha. 
 
6.1 Lubrificador   de   linha 
 
O lubrificador de linha consta de um dispositivo intercalado de linha de ar, pouco                           
antes da perfuratriz. Poderá ser individual ou coletivo, servindo, neste último caso, a                         
mais de uma perfuratriz, através de um  manifold . O lubrificador fornece à corrente de ar                             
o   óleo   perfeitamente   dosado   de   acordo   com   a   quantidade   que   está   sendo   consumida. 
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Figura   18.1:    Lubrificador   de   linha . 
 
 
Figura   18.2:    Lubrificador   de   linha . 
 
52 
 
 
Figura   18.3 :   Dados   técnicos   do   lubrificador   de   linha   BJG   –   30. 
 
 
Figura   18.4 :   Dados   reguladores   das   brocas   integrais   Sandvik   Coroment. 
 
  Este Venturi permite regulagem para ajustes corretos. Verifica­se na perfuratriz,                   
se   a   lubrificação   está   correta,   de   modo   seguinte: 
­ Colocando a mão diante da descarga de ar, por meio minuto, deve­se formar                         
leve camada de óleo na óleo na pele, indicando isso existe uma descarga de ar com                               
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óleo   vaporizado. 
­ O punho da broca deve ficar também levemente lubrificado, durante o serviço,                       
indicando   tal   fato   que   o   óleo   atingiu   todas   as   partes   da   máquina. 
­ O   óleo   escorrendo   pela   perfuratriz   indica   o   excesso   e   deverá   ser   corrigido. 
Os lubrificadores deverão ter dimensões adequadas, conforme o tamanho e                   
número das perfuratrizes. A quantidade de óleo do lubrificador deve ser suficiente para                         
o   consumo   de   um   turno. 
 
6.2 Óleo   lubrificante 
 
O consumo de óleo lubrificante é de 1,5 cm 3 /m 3 de ar comprimido. A colocação                           
correta de um lubrificador de linha é de aproximadamente 3 m da perfuratriz. Desta                           
forma, não próximo demais para atrapalhar o operador, nem longe demais para poder                         
produzir   depósito   de   óleo   nas   paredes   da   tubulação. 
Com óleo lubrificante utilizam­se os óleos da série “ Rock­ Drill Oils ” que tem as                           
seguintes   características   importantes: 
 
Boa   adesividade    ­   O   óleo   deve   ter   boa   resistência   de   película   e,   como   tal,   deve   ter 
aditivos   do   tipo   EP   (extrema   pressão). 
 
Boa   emulsão    ­   O   ar   comprimido   normalmente   está   mais   ou   menos   saturado   de   vapor 
d’água.   O   óleo   lubrificante   deve   possuir   aditivos   que   permitam   uma   perfeita   emulsão 
com   a   água,   sem   que   haja   perda   das   propriedades   lubrificantes.   O   óleo   deve   também 
ter,   com   isto,   propriedades   anticorrosivas. 
 
Viscosidade   correta    –   O   óleo   lubrificante   não   deve   ter   uma   viscosidade   elevada 
demais,   para   evitar   perturbar   a   ação   de   válvulas.   A   viscosidade   também   não   deve   ser 
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baixa   demais,   para   não   ser   eliminada   com   o   ar   comprimido.   A   viscosidade   correta   para 
as   condições   brasileiras   é   a   seguinte: 
− 98,8ºC   ­   60   a   70   seg; 
−37,8ºC   ­   500   a   600   seg. 
 
Uniformidade    ­   Uniformidade   de   lubrificação   a   altas   e   baixas   temperaturas. 
 
Ponto   de   fulgor    ­   Ponto   de   fulgor   elevado,   a   fim   de   evitar   “dieselagem”   da   perfuratriz 
em   dias   muitos   quentes. 
 
Atóxico:    o   óleo   deve   conter   aditivos   que   evitem   irritação   de   mucosas   ou   náuseas. 
 
Resíduo   de   carbono    –   0,3%   (máximo). 
 
Ácidos   Graxos   livres   (%   oléicos)    ­   0,4%   máximo. 
 
Nunca se deve fazer economia no óleo lubrificante, considerando o estrago que                       
um óleo incorreto pode trazer. Óleos comuns da série HD,  Motor  oils, etc., não servem.                             
Não possuem em geral a propriedade de se emulsionarem. Um teste fácil de verificar a                             
emulsionabilidade de um óleo correto é misturar em partes iguais óleo e água. A                           
emulsão que se forma terá de se conservar no mínimo 24 horas sem separação                           
sensível. 
 
 
 
Marca  Tipo  Marca  Tipo 
Castr
ol 
Patent   Rock   Drill  Mobil oil  Almo   oil   3 
Oil   light  Shell  Tonna   Oil   F   
Esso  Rock   Drill   Ep   65  Texaco 
Rock   Drill   lubrificant 
Ep 
Ipiran
ga  Ipidril   63  ­­  ­­­­­­­­­­­­­­­ 
55 
 
 
 
6.3   Manutenção   preventiva   /   consertos 
 
Para a perfeita manutenção da perfuratriz deve ser obedecido o seguinte                     
programa   de   manutenção   preventiva: 
 
Antes   de   iniciar   a   operação   diária: 
− Verificar se as mangueiras de ar e de água estão limpas de impurezas e/ou de água                               
de   condensação,   antes   de   colocá­las   na   perfuratriz. 
− Verificar se o lubrificador de linha está com óleo suficiente ( Nível do óleo do                           
Lubrificador)    e   na   posição   correta. 
− Verificar   se   a   bucha   de   rotação   está   limpa,   e   sem   desgaste   excessivo. 
− Nível   do   óleo   Hidráulico 
− Condições   do   Mandril 
− Corrente   de   tração 
− Condições   do   carro   (troloy) 
− Parafusos   soltos 
− Trincas 
− Verifique   as   alavancas   de   comando 
NOTA:  Toda anormalidade ou defeito deve ser anotado no diário e comunicada ao                         
encarregado,   para   tomar   as   providências. 
 
Durante   a   operação   diária: 
− Verificar   se   a   lubrificação   da   perfuratriz   está   correta. 
 
A   cada   200   horas   de   trabalho: 
− Recolher   a   perfuratriz   à   oficina,   desmontar   e   revisar   completamente. 
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Tomando os cuidados acima, a vida da perfuratriz será longa e seu rendimento                         
será apreciável. A fim de complementar uma boa manutenção preventiva com uma boa                         
revisão e um conserto adequado, serão dadas algumas diretrizes gerais sobre os                       
cuidados ao ser examinada á maquina, depois de 200 horas de trabalho. Estas                         
operações de exame e conserto estão gradualmente resumidas e generalizadas.                   
Detalhes particulares de cada fabricante deverão ser examinados junto ao Manual de                       
Instruções   do   mesmo. 
A perfuratriz, quando vem do serviço, deve ser desmontada sobre uma bancada.                       
A seguir, as peças serão examinadas antes da lavagem, a fim de verificar como                           
trabalharam e como a lubrificação está funcionando. Depois, são lavadas em líquido                       
solvente, não detonante. Cada peça receberá sua atenção e será trocada ou retificada,                         
conforme   o   caso. 
 
7. PERFURATRIZES   ROTATIVAS 
 
São perfuratrizes que transmitem à broca apenas movimento de rotação, não                     
havendo percussão sobre a broca, sendo assim a demolição da rocha no furo é                           
somente   por   rotação   da   broca,   que   trabalha   com   pressão   constante. 
Utilizam toda energia na rotação. Alcançam um rendimento ótimo em rochas                     
brandas. A penetração é determinada pelo desenho da coroa. O comando é elétrico ou                           
hidráulico.  
Com o objetivo de girar as hastes e a broca para efetuar a perfuração, as                             
perfuratrizes possuem um sistema de rotação montado, geralmente, sobre uma                   
unidade que desliza no mastro da perfuratriz. Esta unidade é geralmente denominada                       
de   cabeça   rotativa.  
O sistema de rotação é constituído por um motor elétrico ou um sistema                         
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hidráulico. O primeiro é utilizado nas máquinas de maior porte, pois aproveita a grande                           
facilidade de regulagem dos motores de corrente contínua, num intervalo de 0 a 100                           
RPM (Jimeno, 1994). Já o sistema hidráulico consiste de um circuito hidráulico com                         
bombas de pressão contínua, com um conversor, para variar a velocidade de rotação                         
do   motor   hidráulico.  
 
 
Na perfuração rotativa, a broca ataca a rocha com a energia fornecida pela                         
máquina à haste de perfuração, que transmite a rotação e o peso de avanço (carga)                             
para a broca. O mecanismo de avanço aplica uma carga acima de 65% do peso da                               
máquina, forçando a broca em direção à rocha. A broca quebra e remove a rocha por                               
uma ação de raspagem em rochas macias, esmagamento – trituração ­ lasqueamento                       
em   rochas   duras   ou   por   uma   combinação   destas   ações   (Crosby,   1998).  
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Figura   19.1:    Perfuratriz   rotativa   sob   esteira. 
 
 
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Figura   19.2:    Perfuratriz   rotativa   sob   esteira. 
 
O equipamento é montado sobre uma plataforma ou carreta para facilitar a                       
locomoção. De acordo com o tipo de broca, as perfuratrizes rotativas podem demolir a                           
rocha   de   várias   maneiras: 
 
7.1 Perfuração   por   corte 
Executa   esta   com   pontas   dispostas   ao   longo   da   periferia   da   coroa,   são   as 
chamadas   drag   bits.  
 
 
        Figura   20 :   drag   bits. 
 
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7.2 Perfuração   por   abrasão  
 
Trabalha com coroa de diamantes. São utilizados, principalmente, em abertura de                     
poços, sondagens e etc. Modelos modernos têm utilizado o equipamento duplo: entre a                         
parede do furo e a parede externa dos tubos, a água (ou lama) permanece estática,                             
evitando levitação. A limpeza é feita por retirada do material de limpeza (e dos                           
testemunhos) por dentro do tubo central, fazendo com que a perfuração e a                         
amostragem   sejam   simultâneas. 
 
7.3 Perfuração   por   quebra    –    Roller­   heades ,   usadas   em   petróleo.  
 
 
         Figura   21:     brocas   tricônicas 
 
 
As brocas tricônicas consistem de três componentes principais: os cones, os                     
rolamentos e o corpo. Os cones são montados sobre os eixos dos rolamentos os quais                             
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são parte integrante do corpo da broca. Os elementos cortantes dos cones consistem                         
de linhas circunferenciais de dentes salientes (ex. botões ou dentes). O tipo de                         
formação rochosa é de fundamental importância para se definir a geometria dos                       
insertos de tungstênio. Ao se projetar uma broca tricônica