Expandir o limite

No início de 2021, a Sandvik Mining and Rock Solutions lançou um novo equipamento de perfuração top hammer - Pantera DP1600i. É o mais novo membro da família Pantera DPi de grandes equipamentos de perfuração hidráulicos baseados em esteiras, caracterizados por altas taxas de penetração e opções avançadas de automação para gerenciamento de frota baseado em dados e otimização do desempenho de perfuração. No entanto, sua faixa de tamanho de furo até agora não passava de 152 milímetros (6 polegadas).

O ponto de partida dos engenheiros de projeto para a Pantera DP1600i foi criar um equilíbrio cuidadoso entre os três componentes dominantes da unidade de perfuração: o transportador, a perfuratriz e as ferramentas de perfuração de rocha, para poder perfurar furos grandes, com tamanhos entre 140 e 178 milímetros (5,5 a 7 polegadas).

A solução do transportador é essencialmente baseada na plataforma confiável e comprovada da série Pantera DPi, atualizada com peças críticas no sistema hidráulico e uma estrutura de lança reprojetada para transportar uma perfuratriz mais potente. Isso resulta em uma capacidade maior e, eventualmente, em um tamanho de furo maior, sem aumentar a área física da unidade de perfuração.

"Temos um longo histórico de desempenho comprovado em perfuração top hammer com os equipamentos da série Pantera DPi, desde 2008, por isso foi uma escolha natural atualizar a plataforma existente para o próximo nível dessa nova solução", explica Jarno Vii-taniemi, gerente de produtos de perfuração de superfície da Sandvik Mining and Rock Solutions.

A nova perfuratriz RD1840C enfrenta o desafio de aumentar a energia percussiva da ação de perfuração sem aumentar o tamanho físico da perfuratriz por meio de um pistão de perfuração mais longo e, consequentemente, mais pesado. A geometria, o comprimento e o peso do pistão foram otimizados para as ferramentas de perfuração de rocha e para o tamanho ideal do furo, que é maior, de 165 milímetros, resultando em uma forma de onda de impacto mais eficaz e mais longa e em uma dinâmica de perfuração aprimorada.

"Um dos principais recursos do conceito do Top Hammer XL é que os três principais componentes do sistema de perfuração - o equipamento, a perfuratriz e as ferramentas de perfuração - foram revisados, reprojetados e otimizados mutuamente", afirma Jukka Siltanen, gerente da linha de produtos
de perfuratrizes da Sandvik Mining and Rock Solutions. "Ele realmente funciona muito bem como um todo."

Como opção, a RD1840C vem com o sistema de monitoramento de tensão da ferramenta Sandvik RockPulse, que oferece ao operador da perfuratriz dados de medição em tempo real sobre três parâmetros-chave de perfuração: resposta do bit de perfuração, carga da ferramenta e nível de avanço. O sistema mede em tempo real as ondas de tensão induzidas por cada impacto do pistão, o que ajuda o operador a evitar o mau contato com a rocha e tensões de tração excessivas, bem como o avanço excessivo ou insuficiente.

O sistema de ferramentas otimizado para o conceito do equipamento de perfuração Top Hammer XL é a nova família Sandvik LT90. O desafio no desenvolvimento dessas ferramentas de rocha foi a onda de choque mais longa e mais potente gerada pela nova perfuratriz RD1840C. Mais especificamente, como transferi-la de maneira controlada para o fundo do furo com perdas mínimas de energia para maximizar a taxa de penetração.

"Temos mais energia em todo o sistema", diz Fredrik Björk, gerente de produtos de perfuração de superfície de ferramentas de rocha da Sandvik Mining and Rock Solutions. "Se você não esmagar a rocha com essa energia, ela destruirá a coluna de perfuração e as roscas. Ela se transformará em calor."

O desafio foi resolvido principalmente com a melhoria da dinâmica de perfuração, o que, por sua vez, exige um equilíbrio cuidadoso de vários parâmetros potencialmente conflitantes. Um deles é a rigidez da coluna de perfuração para obter furos retos e, ao mesmo tempo, evitar a rigidez excessiva para impedir a quebra das ferramentas sob flexão. Limitar a rigidez praticamente também significa evitar diâmetros de haste muito grandes, pois isso resultará em tensões mais altas nas juntas da rosca sob flexão.

Nas roscas da haste, o equilíbrio consiste em tornar as roscas o mais finas possível, mas ainda assim fortes o suficiente para otimizar as características de acoplamento da coluna de perfuração. O benefício prático disso é a facilidade de rosquear e desrosquear as hastes e os bits.

Outro equilíbrio importante é entre a resistência ao desgaste e a dureza, porque o aço para ferramentas excessivamente duro também será muito frágil. Um grande trunfo para a Sandvik nesse aspecto é o know-how de grau de aço e tratamento térmico disponível na própria Sandviken, na Suécia.

A perfuratriz RD1840C passou por milhares de horas de testes em bancada, e toda a carreta de perfuração registrou mais de 100.000 metros de perfuração real em condições difíceis de rocha. Os testes de campo estão sendo realizados no norte da Europa desde janeiro de 2019, o que significa que a solução Top Hammer XL precisou suportar o amplo espectro de condições típicas das áreas subárticas, incluindo duas temporadas de inverno, com temperaturas mínimas próximas a -40 ˚C, e também o clima quente do verão, de até 30 ˚C. O equipamento e as ferramentas suportaram o impacto com tranquilidade.

Os resultados mostram uma redução de 50% no consumo de combustível, uma redução de 25% nos custos totais de perfuração e um aumento de 15% na produtividade em comparação com o método de perfuração down-the-hole (DTH)*. Além disso, as novas ferramentas para rochas oferecem excelente vida útil da broca em comparação com produtos e tecnologias concorrentes. Para ilustrar a escala da economia de combustível em condições típicas de mineração, ela é comparável ao consumo anual de 107 carros familiares médios. Os benefícios também estão disponíveis em aplicações de mineração em altitudes elevadas. A redução de 50% no consumo de combustível naturalmente também tem um impacto significativo nas emissões de CO2.

A Sandvik é o primeiro OEM a introduzir esse tipo de tecnologia inovadora de perfuração top hammer que pode alcançar resultados econômicos em furos de mineração de grandes dimensões. O Top Hammer XL expande a faixa de tamanho de furo da tecnologia de perfuração top hammer para até 178 milímetros (7 polegadas), tornando as perfuratrizes top hammer, inerentemente mais eficientes em termos de combustível, uma alternativa viável à tecnologia DTH em uma escala significativamente maior do que antes.