Como escolher uma perfuratriz DTH

Os três números que definem o equipamento

O diâmetro do furo define a família de martelo e broca. A profundidade da bancada define a coluna de hastes e a classe do equipamento. A dureza da rocha define a energia de impacto necessária, que por sua vez define a pressão de ar. Acerte esses três e o restante da configuração se encaixa.

Todo o resto — classe do transportador, coluna de hastes, compressor, face da broca, método de transporte — é consequência desses três. Quando um conjunto DTH apresenta desempenho abaixo do esperado em campo, a causa geralmente é que um dos três foi estimado em vez de medido.

O que o equipamento realmente faz

Na perfuração down-the-hole, o martelo acompanha a broca. O pistão golpeia a broca diretamente no fundo do furo, de modo que a energia de impacto não é transmitida pela coluna de hastes e não se dissipa a cada junta como acontece com um martelo de topo. A função do equipamento é manter o furo reto, alimentar a coluna com a força correta e girá-la, enquanto o compressor fornece o ar que aciona o pistão, remove os detritos e resfria a broca.

Três consequências decorrem dessa divisão de trabalho, e elas explicam a maioria dos erros de seleção:

• A taxa de penetração é definida pelo martelo e pelo suprimento de ar, não pelo transportador. Um equipamento mais pesado não perfura mais rápido se o martelo for subdimensionado ou estiver com ar insuficiente.
• A limpeza do furo importa tanto quanto o impacto. Se a velocidade anular do ar for muito baixa, os detritos são reprocessados em vez de removidos, e a moagem extra destrói a vida útil dos botões. É por isso que a demanda de ar cresce mais rápido que o diâmetro do furo: um furo de 4 polegadas e um de 8 polegadas diferem em área por quatro vezes, mas a família de martelo de 8 polegadas (K8, K80) exige 12–35 m³/min contra 5–15 m³/min da família de 4 polegadas (K4, K40, K46).
• A resistência da rocha determina quanta energia é necessária por golpe e, portanto, a pressão. Calcário macio e fraturado pode ser perfurado com um martelo de média pressão a 6–10 bar; granito duro e abrasivo exige um martelo de alta pressão operando a 17–25 bar para que cada golpe quebre a rocha em vez de polila.

O segundo ponto é visível na nossa própria linha: os martelos da classe de 3 polegadas (K3, K30C, M30C, M3A) cobrem furos de 90–110 mm e consomem 4,8–14 m³/min, enquanto a classe de 10 polegadas (K10) cobre 254–311 mm a 22–65 m³/min. Nesse ponto, o que mudou foi o ar, não o transportador.

Combine o equipamento com o seu furo e a profundidade

A tabela abaixo lista nossa linha atual para céu aberto, com faixa de furo publicada, profundidade máxima e demanda de ar. Escolha as máquinas cuja faixa de furo cobre o seu diâmetro e depois filtre por profundidade.

Nossa linha de equipamentos para céu aberto (parâmetros publicados)

Duas observações sobre a leitura dessa tabela. A coluna de demanda de ar é o que o martelo consome naquela faixa de furo; um traço significa que a máquina possui compressor próprio. A coluna de profundidade é a capacidade em passe único.

O que cada máquina carrega (parâmetros publicados)

É nesta tabela que a decisão entre conjunto separado e integrado costuma se definir. As máquinas com conjunto de ar integrado (da KT5C à KT30, e as famílias ZT/KZ quando equipadas) perfuram a partir de uma única unidade; a família KG e a KL511 são transportadoras e exigem um compressor móvel dimensionado para o martelo.

O peso é o número que surpreende os compradores. A mesma faixa de furo pode vir sobre um carreador de 4,2 t (KG420B) ou uma máquina integrada de 17,5 t (KT12). Adequar o peso do equipamento às estradas de acesso e aos limites de transporte faz parte da escolha técnica.

Escolha pelo diâmetro do furo

O diâmetro do furo que você detona é definido pelo plano de fragmentação e carregamento; o que você escolhe é a classe de martelo que o cobre, e essa decisão se transfere diretamente para o carreta. Na nossa linha, 90–115 mm é atendido pelos KZ5, KT5C e KG420B com a classe de martelo de 3 polegadas; 90–152 mm é a faixa mais utilizada em pedreiras e pequenas minas a céu aberto, coberta pelo KG430 e KT5H; 105–165 mm exige a classe de 4–5 polegadas no KG520, KZ9, KT9D ou KT12; 140–203 mm pertence ao KT15C e KT25 com martelos de 6 polegadas; e 195–254 mm é território do KT30 com um martelo de 8 polegadas.

A faixa de furo e a faixa do martelo precisam se sobrepor por projeto. Se o seu diâmetro fica no limite superior da faixa de um martelo, a broca trabalha no diâmetro máximo e a máquina no limite do seu orçamento de ar.

Escolha pela profundidade da bancada

A profundidade determina a coluna de hastes, e a coluna de hastes determina o tempo de manuseio. Até cerca de 25 m, a maioria das nossas máquinas de céu aberto perfura em uma única passada; além disso, a resposta geralmente é mais hastes, e não um carreta diferente. Duas coisas decorrem disso. O diâmetro da haste tem de crescer com a profundidade para manter a coluna rígida — nossas máquinas da classe de 4 polegadas usam hastes Φ76 mm em comprimentos de 3000 mm, enquanto a classe de 6–8 polegadas passa para Φ89, Φ102, Φ114 e Φ127 mm em comprimentos de 4000–6000 mm, e o KT30 usa Φ140 × 9000 mm. E cada junta é um ponto onde o alinhamento e o desgaste da rosca aparecem: as conexões roscadas são dimensionadas para um tamanho de martelo, então operar um martelo de 6 polegadas em uma coluna especificada para 4 polegadas é um problema de vida útil de consumíveis que nenhuma habilidade do operador resolve. Se a profundidade na sua pedreira provavelmente vai aumentar, escolha o carrier com base na profundidade que você espera em três anos.

Escolha pela rocha

A rocha entra na decisão duas vezes: pela dureza, que define a pressão de trabalho, e pela abrasividade, que define a face da broca e o intervalo de reafiamento.

• Rocha dura e abrasiva (granito, basalto, pórfiro com quartzo): classe de martelo de alta pressão. A família K opera entre 10–25 bar, com o K80 em 17–35 bar e o K10 em 10–30 bar, de modo que cada golpe lasca a rocha em vez de pulverizá-la.
• Rocha média (calcário, arenito, a maior parte dos mármores): martelos de média pressão como M3A, M3AK e M30C a partir de 6 bar cobrem furos de 90–110 mm com 5,5–12 m³/min, o que mantém o compressor pequeno e a conta de combustível baixa.
• Terreno mole, fraturado ou intemperizado (classe L2, 68–88 mm, 5 m³/min a 5 bar): baixa pressão é suficiente; forçar um martelo de alta pressão em rocha fraca gera principalmente desvio e sobreperfuração.

A abrasividade determina com que frequência você retira a coluna: um botão desgastado polе, não quebra, então o número que importa é metros entre reafiagens, a partir dos seus próprios registros.

Ferramentas e ar fazem parte da mesma decisão

Um equipamento sem o martelo, a broca, a haste e o compressor corretos não é um sistema funcional. Depois de escolher o equipamento, dimensione o compressor pelo consumo de ar do martelo, não pelo equipamento.

Apenas dois desses três pares costumam ser verificados na fase de compra, e o que fica de fora — consumo do martelo versus vazão do compressor — decide se o equipamento algum dia atinge sua taxa de penetração nominal. O método completo de dimensionamento está no nosso guia para escolher um compressor.

Etapas de seleção, em ordem

• Defina o diâmetro do furo e sua variação esperada (desgaste da broca, alargamento, condições do terreno).
• Defina a profundidade da bancada e o plano de perfuração que você vai executar.
• Identifique o tipo de rocha e sua dureza e abrasividade.
• Converta sua meta de produção em furos por dia, depois em metros por hora — esse número indica de quanto equipamento e de quanto ar você realmente precisa.
• Decida entre split ou integrado: integrado se o equipamento se desloca entre bancadas semanalmente, split se um compressor puder ser compartilhado entre equipamentos.
• Dimensione o conjunto de ar a partir do consumo do martelo na pressão de trabalho e depois adicione margem.
• Confirme a cadeia de consumíveis: modelo do martelo, haste e diâmetro da broca, diâmetro da haste e rosca.
• Verifique o local e a cadeia de assistência: altitude, temperatura, vias de acesso, peso para transporte e quem fornece brocas, hastes e peças de reposição do martelo.

Erros comuns

• Dimensionar o compressor a partir da conexão de ar da perfuratriz, em vez de usar o consumo do martelo como referência.
• Usar um martelo superdimensionado em um furo pequeno. Isso desperdiça ar, quebra bits e não melhora a penetração.
• Misturar shanks. O shank do bit, o martelo e a rosca da haste devem pertencer à mesma família.
• Comprar a máquina sem um plano de consumíveis. Bits e hastes são o custo recorrente; com um prazo de importação longo, a obra para antes de a máquina desgastar.

Checklist antes de fazer o pedido

• Diâmetro do furo e variação esperada. 2) Profundidade da bancada e padrão de perfuração. 3) Tipo e dureza da rocha. 4) Metros ou furos necessários por dia. 5) Altitude e condições do local. 6) Se você já possui um compressor. 7) Plano de consumíveis de hastes e bits.

Para onde ir agora

• Melhor compressor para perfuração DTH — como dimensionar o conjunto de ar para o martelo
• Guia de seleção de martelo DTH — faixas de furo, consumo de ar, shanks
• Seleção de bit DTH — shank, diâmetro, face e botões
• Custo de perfuração por metro — o que realmente determina o seu custo
• Perfuração em mineração a céu aberto, perfuração em pedreira e perfuração em alta altitude — configurações por aplicação
• Perfuratrizes para mineração de superfície — a linha completa para céu aberto

Conclusão

Escolha a família do martelo pelo diâmetro do furo, o conjunto de hastes e a classe do transportador pela profundidade, e a pressão pela rocha. Depois, dimensione o conjunto de ar a partir do martelo, não da perfuratriz, e trate a cadeia de consumíveis — shank do bit, rosca da haste, capacidade de reafiagem — como parte da mesma compra. O KG430, o KG520 e o KT11 ficam na faixa de 90–152 mm, onde acontece a maior parte do trabalho em pedreira e céu aberto; o KT15C e o KT25 assumem acima de 140 mm, e o KL511 cobre a faixa de pequeno diâmetro. Envie o diâmetro do furo, a profundidade e o tipo de rocha e dimensionaremos todo o sistema como um único pacote.