Equipamentos de Prospecção

SEMINÁRIOS EM CIÊNCIAS DE ENGENHARIA
– ENGENHARIA GEOLÓGICA E DE MINAS –
Equipamentos de Prospecção
Nota prévia
Este texto é uma adaptação da versão brasileira do “Manual de ar Comprimido” editado pela Atlas
Copco em 1977. Serve o presente para dar uma ideia geral de alguns dos aspectos do Projecto
Mineiro e do Projecto Geotécnico, temas que são apresentados sumariamente na disciplina de
Seminários em Ciências de Engenharia – Engenharia Geológica e de Minas. Pretende-se que os
alunos se familiarizem com métodos de trabalho, actividades e algum equipamento próprio desta área
de Engenharia, com vista a adquirir uma visão global do sector, numa ocasião em que ainda não
tiveram disciplinas da especialidade. As ilustrações, assim como os aspectos técnicos do texto, são
os originais, sendo por isso os equipamentos apresentados desactualizados. Para os mais
interessados fica o desafio da actualização!
M.F. Costa Pereira
Equipamentos para prospecção geofísica
Métodos geofísicos
Os métodos geofísicos são usados à escala comercial, desde 1920, para orientar a prospecção
mecânica por perfuração. A economia conseguida e a viabilidade destas novas técnicas conduziram
ao início ide muitas campanhas de prospecção até então bastante caras e impraticáveis, de métodos
geofísicos contribui para a redução dos custos e do tempo necessários nos programas de
prospecção. As empresas petrolíferas e de exploração mineira fazem um uso amplo das técnicas
geofísicas nos seus projectos de prospecção, sendo os levantamentos geofísicos um pré-requisito
para a maior parte das prospecções mecânicas efectuadas. A indústria de construção civil faz uso,
cada vez mais frequentemente, de métodos geofísicos nos seus levantamentos: construção de
pontes, túneis, barragens, estradas, portos e planeamento de projectos hidroeléctricos.
Só muito raramente, os levantamentos geofísicos constituem um meio directo para prospectar
recursos minerais. Aqueles ensaios devem ser considerados como parte integrante das campanhas
de prospecção, planeadas por forma a conseguir uma economia global no custo da campanha.
Levantamentos magnéticos
Estes levantamentos baseiam-se nas variações do campo magnético da Terra causadas pelas
propriedades magnéticas dos corpos existentes no subsolo. Na prospecção de minérios, estas
variações são particularmente úteis na localização de magnetite, pirrotite e ilmenite. Na prospecção
de petróleo, os levantamentos magnéticos podem ser de grande valor quando as características
estruturais controlam a estratificação das formações sedimentares. Os sensores magnéticos são
usados também na execução de furos, para orientar as perfurações subsequentes.
Levantamentos electromagnéticos
Estes levantamentos são baseados no facto de que, quando um condutor eléctrico é submetido a um
campo alternativo primário, as correntes induzidas criam um campo secundário. O campo resultante
difere, portanto, em amplitude e fase do campo primário e estas diferenças, que podem ser
detectadas e medidas, indicam a presença do condutor. Os levantamentos electromagnéticos são
usados principalmente para encontrar jazidas minerais e para delinear a estrutura geológica. Entre os
minerais que podem ser localizados com êxito por este método estão: sulfuretos de cobre e chumbo,
magnetite, pirites, alguns minérios de manganês e grafite.
Levantamentos eléctricos
Usam o fluxo natural de electricidade no solo ou correntes "galvânicas" introduzidas no solo e
controladas com precisão. São usados para localizar depósitos minerais localizados próximo da
superfície e para delinear a estrutura geológica, assim como para determinar a profundidade do
substrato rochoso ou de aquíferos.
Levantamentos gravimétricos
Os métodos gravimétricos baseiam-se na existência de pequenas variações no campo gravítico
causadas pela influência de rochas situadas muito abaixo da superfície. Podem ser usados para
localizar falhas, anticlinais e depósitos de sal, que podem estar associados a formações petrolíferas,
ou para detectar minérios de alta densidade, tais como os minérios de ferro, de chumbo e zinco e
pirites.
DC Terrameter para levantamentos eléctricos
Levantamentos de radioactividade
Nestes levantamentos são localizadas áreas com intensidade de radiação consideravelmente maior
que o nível normal para a área. Estes levantamentos são usados na pesquisa directa de urânio e de
tório e, indirectamente, para localizar minerais que se encontram associados a substâncias
radioactivas.
Levantamentos sísmicos
O método sísmico é baseado na ocorrência de diferenças nas velocidades de propagação do som
nos diferentes estratos geológicos. A fonte de som pode ser uma marreta, a queda de um peso, um
vibrador mecânico ou uma carga explosiva. As medidas são efectuadas em termos de tempo gasto
pelas ondas sonoras para percorrer o espaço entre o ponto de origem do som (fonte) e um ou mais
detectores (geofones) colocados no solo. Os levantamentos sísmicos podem ser usados para
determinar a profundidade e qualidade do substrato rochoso, para localizar as superfícies superiores
e inferiores de filões de minério e para localizar jazidas de petróleo.
Com base na interpretação dos resultados de tais levantamentos geofísicos, é possível decidir se se
deve prosseguir com a perfuração dos furos de prospecção.
Trio para levantamentos sísmicos
UGF - JRY Magnetómetro para interpretação geofísica
CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS GEOFÍSICOS (1977)*
MÉTODOS BASEADOS EM FORÇAS NATURAIS
Pequena ou nenhuma capacidade de controlo de profundidade:
Necessário apenas um receptor
Superfície
Potencial Magneto-telúrico
ELÉCTRICO
MAGNÉTICO
Aéreo
Magnetómetro de protões
Magnetómetro de rubídio
Superfície
Magnetómetro de fio suspenso
Magnetómetro "fluxgate"
Proton
Furo de prospecção
"3-component fluxgate"
Marítimo
Proton
Laboratório
Susceptibilidade
Remanescência
NUCLEAR
Aéreo
Espectrómetro
Superfície
Espectrómetro
Cintilómetro
Emanómetro
Furo de prospecção
Espectrómetro
Cintilómetro
GRAVIDADE
Aéreo
Marítimo
Superfície
Gravitómetro
TÉRMICO
Superfície
Furo de prospecção
Termistor de prova
MÉTODOS BASEADOS EM FORÇAS ARTIFICIAIS
Excelente capacidade de controlo de profundidade:
Necessários tanto um transmissor quanto um receptor
ELETROMAGNÉTICO
Aéreo
Fonte móvel/receptor móvel
Fonte fixa no infinito/receptor móvel
Superfície
Fonte fixa/receptor móvel
Fonte móvel/receptor móvel
Fonte fixa no infinito/receptor móvel
Furo de prospecção
Fonte fixa/receptor móvel
ELÉCTRICO
Aéreo
Resistividade
Superfície
Resistividade em AC ou DC
Indução polarizada no domínio da frequência ou tempo
Furo de prospecção
Resistividade
Polarização induzida
SÍSMICO
Superfície
Reflexão
Refracção
Vibração
Furo de prospecção
Medição de velocidade
NUCLEAR
Superfície
Análise de fluorescência com raios-X
Furos de prospecção
Análise da actividade neutrónica
* Actualmente existem mais métodos disponíveis e a precisão e rapidez de processamento é muito superior à
daquela data.
Equipamento de perfuração para prospecção
A perfuração a trado é um método de perfuração rotativa para formações não ou pouco consistentes.
O material desagregado é trazido para a superfície pelas hélices de ferramenta. Os furos
permanecem desobstruídos e firmes, mesmo em formações "soltas", embora não seja usado fluxo de
ar ou água para limpeza.
A perfuração por trado era no passado uma operação manual, mas actualmente pode ser
mecanizada a um custo baixo. Isto aplica-se particularmente bem para o caso de formações não
consistentes – areia, cascalho e argila – mas pode também ser aplicado a alguma rochas tais como
gesso, calcários, etc. É aplicável a estas formações mesmo quando o solo está congelado.
A perfuração rotativa com diamante é aplicada, principalmente, quando é necessário obter
testemunhos. Os campos de aplicação são geralmente os seguintes:
o
o
o
o
Pesquisas de levantamento de condições geológicas, prospecção de minérios ou outros
minerais valiosos, carvão ou gás natural, e testes preliminares em fundações para o projecto
de poços, túneis, barragens, canais, pontes, etc.
Perfuração de produção para a extracção de sal, enxofre, gás, etc., e como perfuração
preliminar para o desmonte de depósitos de minérios e carvão.
Perfuração de desenvolvimento (preparação) para drenagem, ventilação, e instalação de
cabos condutores em minas, etc.
Perfuração para injecção, com o propósito de estabilizar rochas fissuradas ou estruturas de
betão, com injecção sob pressão de argamassa de cimento.
Perfuração com trado
A perfuração com trado é um método mecânico para a execução rápida e barata de furos de grande
diâmetro em solos e rochas moles. O método tem muitas vantagens, entre as quais as mais
importantes são:
o
Alta velocidade de penetração.
o
Obtenção de grande volume de material em pouco tempo
(testemunho com sua textura própria alterada).
o
Não é necessário fluxo de limpeza, o que elimina a necessidade de um compressor ou bomba de lavagem.
o
Nível de ruído mais baixo.
Trado de hélice contínua é usado para furos de 30 - 350 mm (1"-14") e para profundidades de cerca
de 60 metros (200 ft). O trado de hélice contínua é construído em secções de 1500 mm (5 ft), que
podem ser acopladas através de uniões até se atingir a profundidade desejada. O material é trazido
para a superfície pela rotação da hélice. O trado só é retirado do furo depois deste estar completo. As
aplicações mais comuns incluem prospecção, testes em fundações e estabilização de solo, cravação
de mourões, alguns tipos de poços, furos para desmonte, etc.
Trado de operação intermitente é usado para furos curtos e de grande diâmetro, geralmente na
faixa de 300-600 mm (12"-24") e profundidade de até 6,5 m (21 ft). A ferramenta é penetrada em
curta distância e, então, retirada e esvaziada. As aplicações típicas incluem furos para cravação de
postes, estacas e fundações.
A Minuteman é uma perfuradora com motor a gasolina, para
perfuração vertical, que pesa cerca de 100 kg (220 Ib) e,
portanto, facilmente transportável entre os furos. Esta máquina é
capaz de executar furos de 76-200 mm (3"-8"), sendo a
profundidade máxima, utilizando uma ferramenta de 76 mm (3"),
igual a 10 m (33 ft). A profundidade máxima de perfuração com
sonda e coroa diamantada (36 mm de diâmetro) é de 30 m (100
ft). A sonda Minuteman pode ser usada também para
amostragem de solo em combinação com um mastro e guincho.
B 30 é uma unidade de perfuração com trado totalmente hidráulica para furos de grande diâmetro. É
accionada directamente pelo motor do caminhão, através de uma tomada de força, ou por um motor
em separado, sendo projectada para execução de furos de 50-600 mm (2"-24"). Num furo de 152 mm
(6"), a profundidade máxima é de 23 m (75 ft) e, com diâmetros maiores que 350 mm (14") 1,5 m (5
ft). B 308 é semelhante à B 30, porém equipada com mastro e dispositivo para içamento das varas, a
fim de facilitar a retirada de amostras de solo sem alterar sua textura própria.
B 50 é uma máquina totalmente hidráulica, recentemente desenvolvida, capaz de perfurar em
qualquer ângulo. A perfuradora pode ser accionada através da tomada de força de um caminhão ou
por um motor em separado, e é projectada para a faixa de 50-600 mm (2"-24"). A profundidade
máxima de perfuração com trados de 4112" é de 60 m (200 ft) e 15 m (50 ft) com trados de 12". A B
50 pode também ser usada para perfuração rotativa a diamante até uma profundidade de 300 m
(1000 ft).
B 61 é uma perfuradora para perfuração vertical a grandes profundidades, sob condições difíceis.
Opera na faixa de 75-600 mm (3"-24"), sendo que com uma ferramenta de 300 mm (12") é capaz de
perfurar até 50 m (164 (t). Esta máquina pode ser usada também para perfuração rotativa a diamante
e para amostragem de solo, sendo então equipada com um mastro de 9 m (30 ft) e um guincho para
três toneladas.
Sondas rotativas com diamante
As sondas rotativas com diamante são usadas colher amostras de solo e de rocha e para
planeamento e controlo de perfurações de desenvolvimento na Engenharia Civil. São também
empregues para a execução de furos de desmonte, ventilação, drenagem e para injecção de
argamassa.
D 200 e D 750 são sondas rotativas a diamante construídas com base num sistema padronizado de
componentes. Estas unidades possuem avanço hidráulico e podem ser accionadas por um motor
diesel ou eléctrico. A sonda D 200 pode ser accionada também por um motor pneumático sendo equipada com extractor hidráulico ou pneumático. A D 750 é equipada com guincho para içamento das
varas tipo "cathead".
D 1500 é uma sonda rotativa com diamante indicada para a execução de furos profundos. O
cabeçote de perfuração pode ser retraído hidraulicamente facilitando a remoção e manobra da coluna
de varas de perfuração. A caixa de máquinas tem 10 velocidades – das quais duas são reversas possibilitando o melhor desempenho na perfuração em qualquer tipo de material com diferentes
coroas de perfuração. A embraiagem de accionamento hidráulico assegura uma troca suave de velocidades.
Diamec 250 é uma sonda rotativa com diamante de accionamento inteiramente hidráulico. É uma
unidade compacta capaz de ser facilmente movida e instalada. A unidade de accionamento é
montada sobre uma carreta sobre pneus, sendo a unidade de perfuração posicionada em qualquer
direcção e operada por apenas um homem. As varas são acopladas e desacopladas mecanicamente
através de um mandril e um segurador de varas operados hidraulicamente. As mudanças de velocidade do motor hidráulico são efectuadas de maneira suave e automática, resultando numa
velocidade de penetração rápida e uniforme. Com a redução standard de 1.5:1 a velocidade máxima
de rotação do bit é de 2100 rpm.
Diamec 250
Diamec 1000 é uma sonda rotativa a diamante altamente mecanizada destinada a perfuração para
obtenção de testemunho, em operação a céu aberto. A profundidade económica de perfuração é de
cerca de 1000 m (3300 ft) com varas de extensão de alumínio de 43 mm (AW). Com este equipamento a sonda tem uma capacidade de produção muito elevada, mesmo sendo operada por apenas um
homem. A unidade é de accionamento completamente hidráulico através de uma unidade dieselhidráulica de 73 kW. O sistema hidráulico patenteado, com compensação automática de pressão,
proporciona a máxima velocidade de penetração nos vários tipos de rocha. Para além das operações
de perfuração e avanço, outros aspectos do trabalho como introdução, retirada, acoplamento e
desacoplamento das varas são também totalmente mecanizados. Todas estas funções são controladas electro-hidraulicamente, em grande parte de maneira automática, por um painel de controle de
grande simplicidade. A Diamec 1000 é construída como uma unidade completa de perfuração
montada sobre um chassis sobre rodas, contendo unidade de força, plataforma de perfuração, painel
de controles, bomba de lavagem e tenda de perfuração. A unidade completa é facilmente
transportável entre os locais de perfuração sendo facilmente montada para a perfuração.
Diamec 1000
Sondas rotativas com diamante
Tipo
D 200
D 750
D 1500
Diamec 250
MANOBRA DE VARAS
Levant. de
varas pneum
ou hidráulico
Guincho
tipo
cathead
Guincho
tipo
cathead
Mecanizada
Mecanizada
MONTAGEM
base
deslizante
base
deslizante
base
deslizante
parafuso
expansivo e
coluna ou
base desliz.
chassis
1285
1650
(3600)
2250
(5000)
45
(1,77)
2000
3000
(6600)
4000
(8800)
92
(3,62)
1620
7500
(16500)
10000
(22000)
92
(3,62)
2100
3200
(7050)
2400
(5300)
58
(2,3)
2100
4100
(9050)
3500
(7700)
68/92
(2,6/3,62)
3000
(6600)
0,30-2,0
(1,0-6,6)
6000
(13200)
2,10
(6,9)
36,5/1800
54/1800
98/2500
25/1450
50/1470
36,5/1800
25/3500
25/1450
150
(490)
600
(2000)
400
(1300)
1200
(4000)
900
(3000)
200
(650)
260
(850)
1000
(3300)
600
(2000)
1800
(6000)
1500
(5000)
250
(820)
200
(650)
150
(500)
600
(2000)
450
(1500)
300
(1000)
275
1200
(4000)
900
(8000)
650
(2100)
600
550
(1800)
350
(1150)
300
(900)
(2000)
(1000)
590
(1300)
2000
(4400)
CABEÇOTE ROTATIVO
Velocidade da coroa
max. r/min
Pressão de avanço
max. kg
(Ib)
Capacidade içamento
max. kg
(ib)
Diâmetro interno cabeçote
mm
(pol.)
GUINCHO
Capac. de traçâo max.
Velocidade çamento
kg
(Ib)
m/s
(pés/s)
Diamec 1000
MOTOR
Gasolina
Diesel
Pneumático
Eléctrico
hp/rpm
hp/rpm
hp/rpm
hp/rpm
CAPACIDADE
(perfuração descendente)
varas de aço
42mm
m
(1,65 in.)
(pés)
50mm
m
(1,97 in.)
(pés)
varas de alumínio
43mm
m
(1,69 in.)
(pés)
53mm
m
(2,09 in.)
(pés)
Varas "wire-line"
AST 44,5 mm
m
(1,75 in.)
(pés)
BST 55,6 mm
m
(2,19 in.)
(pés)
NSK 69,9 mm
m
(2,75 in.)
(pés)
HSK 88,9 mm
m
(3, 50 in.)
(pés)
13,0/800
15,0/1450
1000
(3300)
725
(2375)
PESO
sem motor
kg
(Ib)
450
(990)
650
(1430)
5100
(11240)
Torres de carga (Derricks)
A fim de retirar e introduzir o conjunto de varas com uma
sonda convencional é necessário um mastro ou uma torre de
carga. Os mastros pequenos têm apenas uma secção e são
montados directamente sobre a máquina. Os mastros de
uma secção podem ser usados com varas até 6 m (20 ft),
enquanto que as torres de carga de três secções (tripés)
podem manipular varas de até 9 m (29 ft). As grandes torres
de carga em tripé são colocadas com os suportes junto à
máquina. Os mastros e torres de carga são feitos de tubos
de aço e são facilmente montados e ajustados sobre o furo.
A torre de carga é erigida com a ajuda do guincho.
Ferramentas para manobra de varas
Existe um conjunto muito grande de ferramentas e
acessórios para facilitar a manobra das varas tais como:
levantadores de vara, freios de varas, seguradores de varas,
tornéis de içamento, roldanas, moitões e ganchos de
segurança, todos adaptados às dimensões das varas e à
profundidade do furo.
Um tornel de água é localizado no topo da coluna de varas
de perfuração a fim de assegurar o fornecimento de água de
lavagem para as varas em rotação. O tornel de água é ligado
à bomba de lavagem através de uma mangueira.
Bombas de Lavagem
Na perfuração rotativa com diamante a água é usada para refrigerar o bit, para remover os detritos
provenientes da perfuração, para reduzir o atrito entre a coluna de varas e as paredes do furo e para
elevar a pressão hidrostática no interior do furo de maneira a estabilizar as paredes. O objectivo da
bomba de lavagem é fornecer um volume adequado de água à pressão correcta. As bombas são do
tipo pistão e são disponíveis com capacidade até 2,2l/s (29 gaI/min.) para as operações normais de
perfuração. A capacidade requerida é determinada pela velocidade de penetração, velocidade de
rotação, dimensões do furo, dimensões das varas, inclinação do furo, e características da rocha.
As bombas Trido são disponíveis em dois
tamanhos e com diferentes motores o que toma as
mesmas indicadas para praticamente todos os
tipos de aplicação em perfuração nos mais
diversos locais. As bombas são indicadas para
trabalho com água ou lama e têm três pistões de
simples acção que acarretam em um fluxo sem
pulsações. Para facilitar o transporte em terrenos
difíceis, as bombas são equipadas com uma base
deslizante bastante robusta.
Trido 75 é o modelo mais pequeno, é indicado
para vazões até 1,25 I/s e uma pressão máxima de
40 bar. Todos os modelos são accionados por
correias em V, com excepção da Trido 75 DG que
é accionada directamente através de uma caixa de
mudanças de três velocidades, dando à bomba
três capacidades distintas, de maneira que o
sondador pode seleccionar o volume correcto de
água de lavagem para as diversas situações
encontradas. Mais dados são fornecidos na tabela
abaixo. Trido 130 é também disponível em uma
versão com a denominação TRIDO 130 DG. Como
a 75 DG, esta bomba possui uma caixa de
marchas de três velocidades.
Padrões usados na perfuração rotativa com diamante
Existem dois padrões internacionais usados na perfuração rotativa com diamante - o padrão métrico
desenvolvido pela Atlas Copco Craelius e o padrão Americano DCDMA. O sistema de padrão métrico
oferece uma maior selecção de dimensões dos componentes, reflectindo-se num menor peso de
equipamento e em custos de perfuração mais reduzidos.
Coroas diamantadas
Uma coroa diamantada de perfuração compreende um corpo, uma matriz e diamantes. O corpo é de
aço; a matriz consiste de uma liga metálica sinterizada, que proporciona o encaixe dos diamantes e
resistência ao atrito da rocha e dos fragmentos. Existe uma grande variedade de coroas diamantadas
para perfuração.
As coroas impregnadas com diamantes têm pequenos diamantes no
seio da matriz sinterizada. Estas coroas são muito robustas, têm vida
útil longa e velocidade de penetração constante. São especialmente
recomendadas para rochas duras e fracturadas e são oferecidas com 6
tipos diferentes de matrizes, apropriadas a diferentes rochas e
condições de perfuração.
As coroas com diamantes incrustados têm diamantes maiores,
dispostos ao longo da face de corte e dos flancos da coroa.
Proporcionam uma rápida velocidade inicial de penetração, mas sua
vida útil é limitada. Quando os diamantes ficam polidos pelo desgaste,
a coroa é enviada ao fabricante para reinstalação. São mais
recomendadas para rochas moles ou de dureza média. São oferecidas
com diamantes de várias qualidades, três tamanhos de diamantes e
dois tipos de matrizes para diferentes espécies de rocha e condições
de perfuração.
As coroas de carboneto de tungsténio têm seus insertos de carboneto de tungsténio disposto ao redor da coroa, com os fios de corte
orientados segundo uma direcção. São baratas e recomendadas para
rochas aluviais e sedimentares.
Calibradores de furo
Imediatamente acima da coroa de perfuração, deve sempre haver um
calibrador de furo com superfície incrustada com diamantes. Seu
diâmetro é um pouco maior que o da coroa, a fim de manter o furo com
o diâmetro apropriado.
Sondas
A sonda tem a importante função de colectar a amostra ou testemunho. O seu comprimento varia de
0,35 a 3 m (1,5-10 ft). As sondas estão disponíveis em dois tipos principais, isto é, sondas simples ou
duplas.
Um sonda simples é recomendável para formações homogéneas onde um testemunho sólido pode
ser retirado sem o risco de obstrução. Uma sonda dupla é usada em rochas moles e fissuradas.
A sonda dupla é construída de modo a levar o fluxo de água através do espaço anular entre os tubos
externo e interno e através dos canais próximos ao fundo do furo, protegendo, deste modo, o
testemunho contra a erosão. O tubo interno é suspenso por rolamentos de esferas na parte superior
da sonda, permitindo ao testemunho elevar-se no tubo sem desgaste. Com este tipo de sonda, têm
sido obtidos excelentes testemunhos em estruturas onde anteriormente era impossível obtê-los por
meio de uma sonda simples. A sonda dupla também melhora a economia das coroas e, sobretudo, a
performance da perfuração.
Sonda tipo T2 é um aperfeiçoamento da sonda tipo T original. Seus rolamentos foram adaptados às
velocidades maiores, actualmente atingidas na perfuração. Está disponível nas versões simples ou
dupla e em tamanhos de 36 a 101 mm. Na versão dupla, o fluxo de água toca o testemunho somente
a 10 mm do fundo do furo, reduzindo assim sua erosão a um mínimo.
Sonda super-fina TT é outro desenvolvimento do T2, mas provido com acoplamento rápido ao tubo
interno – que possibilita uma obtenção mais rápida do testemunho. O acoplamento aperfeiçoado
possibilitou um diâmetro de testemunho maior. No TT46 e TT56 os diâmetros do testemunho são de
35,6 e 45,5 mm, respectivamente.
Sonda T6 foi desenvolvido para utilização em formações rochosas macias e fissuradas onde há o
risco de que a água de lavagem danifique o testemunho ou onde é desejável a perfuração com lama,
isto é, com recirculação de bentonite carregando os detritos da perfuração. O fluxo de água é dirigido
através de canais na face dianteira do bit não tocando o testemunho. A sonda T6 está disponível em
tamanhos de 66 a 146 mm. Para investigações de campo e para perfuração em rochas decompostas,
esta sonda pode ser equipado com um tubo interno bi-partido. Mesmo rochas altamente friáveis
podem então ser perfuradas sem danificar o testemunho.
Sondas "Wire-line" são sondas duplas que reduzem os custos de perfuração em furos profundos. A
sonda é empregue em conjunto com varas de perfuração especiais "Wire-line", cujo diâmetro interno
é suficientemente grande para permitir a passagem do tubo interno. Quando o tubo interno é
recolhido para esvaziamento, o conjunto de varas permanece no furo. Com o auxílio de um
dispositivo de recuperação ("overshot assembly"), o tubo interno é apanhado, içado com um guincho
especial e esvaziado. O esvaziamento da sonda que, para grandes profundidades, é efectuado todos
os 3 a 6 m (10-20 ft), e que constitui a fase de maiores custos e consumo de tempo da operação de
perfuração pode, por esse processo, ser feito rápida e facilmente a baixo custo, visto que não há
necessidade de se retirar todo o conjunto de varas.
Varas de perfuração
As varas de perfuração são ocas e conectadas por rosca, transmitindo o momento de força e a
pressão de avanço ao "bit". As juntas devem ser bem vedadas para permitir que o fluxo de água seja
dirigido integralmente ao "bit". O diâmetro da vara é fixado de acordo com o diâmetro do furo, a
velocidade da máquina, o momento de força transmitido e a pressão de perfuração, a fim de evitar
esforços mecânicos e vibrações excessivos. O comprimento das varas é determinado pelo espaço
disponível e varia normalmente de 0,5 a 3 m (1,6-10 ft).
Para evitar a deformação das varas, que poderia resultar em desvio do furo, assim como em
vibrações, é recomendável usar diâmetros de vara tão grandes quanto o furo e a máquina permitirem.
Um espaço anelar de 1-2 mm, entre a parede do furo e a vara, geralmente elimina vibração desta,
num furo preenchido com água.
Varas de aço de alta resistência
mecânica,
e
bastante
rectas,
apresentam risco mínimo de quebra e
de perda de tempo para se pescar
conjunto de varas.
As varas de alumínio têm metade do
peso das de aço, mas, devido à sua
maior bitola, possuem 90 % da
resistência mecânica daquelas. Os
acoplamentos, mais expostos ao
desgaste, são feitos de aço níquel-crómio.
Varas de perfuração de aço
As varas de alumínio oferecem numerosas vantagens, tais como: aumento de
capacidade da máquina, manuseio mais fácil, recuperação mais rápida e simples do
conjunto de varas e rotação mais rápida, todos estes factores contribuem para
simplificar a perfuração e reduzir os custos.
Vara de alumínio
Varas Wire-line
Quando uma sonda wireline é usada, as varas de perfuração devem ter um diâmetro interno grande
suficiente para permitir a passagem do tubo interno da sonda. Quando o tubo com o testemunho é
retirado a coluna de vara permanece no furo.
Tubos de revestimento
Em alguns furos, o diâmetro inicial deve ser maior que o diâmetro
requerido, pois os furos devem estar revestidos com tubos de parede fina.
Uma coluna de revestimento é composta de tubos com comprimentos de
0,5-3 m (1,6-10 ft) providos com conexões roscadas. À medida que a perfuração continua, é necessário reduzir o diâmetro do "bit" ao tamanho
seguinte. O conjunto de tubos é projectado de modo que os tubos de
revestimento encaixem telescopicamente um dentro do outro. A tubulação
serve para estabilizar a parede do furo e evitar seu desmoronamento.
Quando um conjunto de revestimento é introduzido deve ser usada a
chamada "sapata".
Acessórios
Pescadores cónicos e tipo sino. Uma vara desgastada pode quebrar na
rosca deixando toda a coluna de varas abaixo da mesma dentro do furo.
Para recuperar as varas perdidas, um pescador adequado é enroscado a
uma vara de perfuração e introduzido no furo. Como os pescadores
possuem roscas cónicas, girando-se o mesmo, consegue-se recuperar
sem grandes problemas as varas perdidas no interior do furo.
Pescadores de varas
Equipamento de injecção
Injecção é um método de bombear materiais estabilizantes, sob pressão, em fissuras e cavidades da
rocha e solo. A finalidade da injecção pode variar, mas o seu objectivo primário é reduzir a
permeabilidade e/ou aumentar a resistência estrutural do solo.
A injecção de argamassa fluida é feita para impedir a passagem de água em poços ou galerias, para
estabilizar a rocha na abertura de túneis ou galerias, e para reparar estruturas de betão fissuradas.
Na construção e reparação de barragens, a injecção de argamassa é usada para vedar a estrutura
contra infiltração de água.
Equipamento para injecção de argamassa
A injecção é feita pelo bombeamento da pasta fluida de cimento, através do bocal (1), na cavidade da
rocha. Para preparar a argamassa, é necessário um misturador (4) e um tanque de medição
(cubagem) (5) e, para bombear a pasta fluida na cavidade, urna bomba de injecção de argamassa (2)
e um agitador (3).
Bombas de injecção de argamassa ZHS são bombas de pistão de duplo efeito, compactas e
simples de operar. A energia para o cilindro de injecção é fornecida por um cilindro hidráulico. As
bombas ZHS têm uma válvula "by-pass" regulável incorporada no sistema hidráulico. Quando a
pressão de injecção atinge um nível pré-determinado, a válvula abre e a bomba pára; não há assim,
nenhum risco de se ultrapassar a pressão máxima de trabalho. Quando a pressão na cavidade cai, a
bomba reinicia seu funcionamento. Pela substituição do cilindro de injecção, ou da bomba hidráulica,
a pressão máxima e a capacidade de descarga da bomba podem ser alteradas. O trajecto da pasta
fluida na bomba é projectado de modo a eliminar todos os riscos de entupimento. Os componentes
que têm contacto directo com a argamassa são projectados de modo a facilitar a sua rápida
desmontagem para limpeza. As válvulas da bomba são do tipo "Steadiflo" e providas com
revestimento de borracha para fluxo uniforme e suave.
Opcionalmente as bombas podem ser fornecidas com válvulas de esferas, que devem ser usadas
quando a mistura de injecção contem areia.
Bombas de injecção de argamassa ZLS, possuem o mesmo projecto das bombas ZHS, mas sem o
sistema hidráulico. O accionamento neste caso é efectuado por um motor pneumático de pistão
directamente adoptado à bomba, sendo o volume e a pressão de injecção regulados por intermédio
da válvula de admissão do motor.
Cemix 175 é um misturador de cimento portátil que produz uma suspensão do tipo coloidal. Uma
hélice é montada no eixo do motor e, devido à sua alta velocidade, desintegra os sólidos existentes. A
nata é expelida através de um tubo localizado na parte externa da câmara de mistura e retomada
para outro compartimento. A agitação da argamassa confere-lhe propriedades coloidais. O misturador
é fornecido com motor eléctrico ou pneumático.
Agitador CEMAG 350. Na maioria dos trabalhos, o agitador é
necessário como um recipiente intermediário entre o misturador e
a bomba de injecção de argamassa. A finalidade do agitador é
manter a argamassa em suspensão, e eliminar quaisquer bolhas
de ar que se possam ter formado durante a operação de mistura.
O Cemag 350 portátil pode ser montado com motor eléctrico ou
pneumático.
O Use Packer não tem peças móveis. Como resultado da
diferença de pressão que age sobre a parte externa e interna da
luva de borracha, quando a argamassa é injectada através do
bocal, a luva expande-se e veda o furo. O USE Packer também é
usado para testar permeabilidade à água.
O TOP Packer é usado quando toda a extensão do furo é
injectada de uma só vez. O obturador é colocado logo abaixo da
superfície e apertado contra as paredes do furo pela expansão
mecânica da luva de borracha.