Como funciona uma plataforma de perfuração DTH: o princípio do impacto no fundo do poço explicado
As perfuratrizes de fundo de furo são utilizadas na construção civil, ferrovias, rodovias, projetos hídricos, energia hidrelétrica, mineração e extração de pedras. Elas perfuram furos para ancoragem, furos para parafusos de rocha, furos para detonação, furos para injeção de calda de cimento e outras aberturas em rochas duras.
A perfuratriz pode parecer uma máquina de perfuração rotativa de impacto convencional, mas sua diferença mais importante está em onde a energia de impacto é gerada.
O mecanismo de impacto funciona dentro do orifício
Uma perfuratriz de rocha convencional com martelo de topo mantém o mecanismo de impacto na superfície. A energia do impacto precisa percorrer as hastes de perfuração antes de chegar à broca. À medida que o furo se aprofunda, as perdas de energia e a vibração na coluna de perfuração podem se tornar mais significativas.
Uma perfuratriz DTH posiciona o martelo de impacto diretamente atrás da broca, no fundo do furo. O pistão golpeia a broca no fundo do furo, enquanto o ar comprimido aciona o martelo e ajuda a remover os detritos.
Como o impacto é gerado próximo à face da rocha, menos energia é perdida através da coluna de perfuração. É por isso que a perfuração DTH consegue manter um alto desempenho em furos profundos em rochas duras.
Um conjunto típico de perfuração DTH inclui:
Broca
Martelo DTH
Hastes de perfuração
Conexão aérea
Linha de suprimento de ar
Cilindro de controle de pressão ou de alimentação
Estrutura de perfuração
O martelo e a broca devem ser adequados ao diâmetro do furo, à formação, ao compressor e à capacidade da plataforma. Um martelo potente não compensa um suprimento de ar inadequado ou uma broca mal selecionada.
Componentes principais de uma grande plataforma DTH de superfície
Uma grande plataforma DTH montada sobre esteiras contém diversos sistemas que funcionam em conjunto.
Estrutura de perfuração:A estrutura de perfuração serve como guia para a cabeça rotativa, o sistema de alimentação e a coluna de perfuração. Ela deve permanecer rígida e alinhada durante a perfuração.
Deslizador ou carro:O mecanismo deslizante é geralmente uma estrutura em forma de caixa soldada que suporta e conecta a estrutura da furadeira à máquina principal.
Cabeça rotativa:O sistema rotativo geralmente inclui um motor hidráulico, conjunto de eixo, conexão da haste, placa deslizante e passagem de ar central. A cabeça rotativa gira a coluna de perfuração enquanto o ar comprimido circula pelas hastes ocas.
Sistema de alimentação:Um motor hidráulico de avanço, rodas dentadas, corrente e molas amortecedoras movimentam a cabeça rotativa e a coluna de perfuração ao longo da estrutura. A força de avanço deve ser estável. Avanço excessivo ou irregular pode aumentar a curvatura da haste e o desgaste da broca.
Dispositivo para troca ou remoção de hastes:Plataformas maiores podem usar manipuladores de hastes superiores e inferiores, grampos para hastes e cilindros hidráulicos para adicionar ou remover hastes com mais eficiência.
Sistema de controle de poeira:A perfuração DTH produz pó de rocha e detritos. Dependendo do local, a sonda pode utilizar coleta de pó seco, supressão úmida, sistemas combinados ou controle de pó com espuma.
Sistema de deslocamento sobre esteiras:Um chassi de esteira geralmente inclui a estrutura de deslocamento, motores hidráulicos, redutores planetários, esteiras, rodas motrizes, rodas-guia e componentes de tensionamento das esteiras.
Chassi principal:O compressor de ar, o coletor de pó, o tanque hidráulico, o conjunto de bombas, o conjunto de válvulas e a cabine do operador estão montados na estrutura principal.
Sistema de giro de máquinas:Um motor de giro, freio, redutor, pinhão e rolamento de giro permitem que a estrutura superior gire em relação ao chassi.
Mecanismo de oscilação da estrutura de perfuração:Cilindros oscilantes, pinos de articulação e suportes permitem que a estrutura se mova lateralmente e ajuste o ângulo de perfuração.
Sistema de ar comprimido e martelo:Um compressor de parafuso geralmente fornece ar de alta pressão para o martelo DTH. O mesmo sistema de ar também pode suportar a função de sopro ou limpeza de um coletor de pó de fluxo laminar.
Como o ciclo de perfuração é controlado
Durante a perfuração, a cabeça rotativa gira as hastes e a broca enquanto o sistema de alimentação aplica uma força controlada. O pistão do martelo DTH golpeia repetidamente a broca, quebrando a rocha no fundo do furo.
O ar comprimido desempenha duas funções:
Ele aciona o pistão do martelo.
Transporta fragmentos de rocha e poeira para fora do buraco.
Se o volume de ar for muito baixo, o martelo pode perder frequência de impacto e o furo pode não ser limpo adequadamente. Os detritos podem se acumular ao redor da broca, causando necessidade de reafiação, redução da penetração, maior desgaste e possível travamento.
O sistema de avanço também é importante. A broca deve avançar a uma velocidade que corresponda à sua capacidade de quebrar e remover a rocha. Muita força de avanço pode sobrecarregar a broca e as hastes. Pouca força pode causar contato ineficiente e vibração desnecessária.
Como é configurado um equipamento DTH de uso geral.
Uma plataforma DTH padrão geralmente consiste na coluna de perfuração, broca de botão e martelo DTH, juntamente com sistemas rotativos, pneumáticos, de elevação e de controle de pressão.
O conjunto rotativo de fornecimento de ar pode incluir um motor rotativo, uma caixa de engrenagens rotativa e uma junta giratória de ar. A junta giratória de ar utiliza um corpo, vedações, um eixo oco e uma conexão de haste para fornecer ar comprimido através da coluna de perfuração rotativa.
Uma braçadeira pneumática para hastes pode auxiliar na conexão e remoção de hastes.
O sistema de elevação e controle de pressão utiliza um motor de elevação, caixa de engrenagens, corrente de elevação, cilindro de pressão e conjunto de polias. Durante o trabalho normal, o cilindro de pressão atua através do sistema de polias para fornecer avanço controlado e alívio de pressão durante a perfuração.
Essa configuração permite ao operador gerenciar a rotação, a alimentação, a elevação e a pressão descendente como um processo coordenado.
Por que a correspondência de componentes é importante
O desempenho da perfuração DTH depende da interação de todos os componentes principais.
Antes de selecionar um equipamento ou substituir um martelo, verifique:
Diâmetro do furo necessário
Profundidade e ângulo do furo
Dureza e abrasividade da rocha
Taxa de penetração esperada
Pressão do compressor e volume de ar
Diâmetro e rosca da haste de perfuração
Layout de botão Bit
Método de remoção de poeira e resíduos
Força de alimentação disponível
Acesso e mobilidade no local
O martelo, a broca, a haste de perfuração, a conexão da haste, o compressor e o sistema de controle de poeira devem ser selecionados como um pacote.
Por exemplo, uma broca projetada para granito abrasivo pode não ser a escolha certa para calcário fraturado. Uma longa coluna de perfuração com alinhamento inadequado pode perder energia e causar desvios, mesmo quando o martelo estiver funcionando corretamente.
A manutenção começa com ar, alinhamento e desgaste.
Um receptor DTH deve ser verificado regularmente para garantir:
Vazamento de ar em juntas giratórias e conexões.
Rosca da haste desgastada
Hastes de perfuração dobradas
Componentes de guia soltos
Ruído anormal de martelo
Taxa de penetração reduzida
Coleta de poeira deficiente
Desgaste do sistema de esteira ou alimentação
A broca deve ser inspecionada após a perfuração. Desgaste na ponta, perda de espessura, danos no corpo da broca e um padrão de desgaste irregular podem indicar que o projeto da broca ou os parâmetros de perfuração não são adequados à formação.
Perfuração DTH para projetos modernos em rocha
As plataformas DTH continuam sendo importantes porque combinam perfuração de alto impacto com ângulos de furo flexíveis, boa mobilidade e remoção eficiente de detritos.
São utilizados em mineração e extração de pedreiras, estacas de fundação, ancoragem de taludes, construção de túneis, poços artesianos, construção de estradas e obras de infraestrutura. Em cada aplicação, o resultado mais confiável é obtido ao adequar a perfuratriz e o conjunto de ferramentas ao tipo de rocha, em vez de escolher componentes apenas pelo tamanho ou preço.
