Elevando o nível

O bit de perfuração pode ser considerado a “peça-chave” de um sofisticado sistema de engenharia que basicamente converte energia hidráulica em ondas de impacto para quebrar rochas. A Sandvik Mining se propôs a desenvolver um bit para solucionar os recorrentes problemas enfrentados na vida útil desta ferramenta por um cliente do norte da Suécia. Depois de três anos de trabalho intensivo, o engenheiro-chefe Andreas Rindeskär está muito orgulhoso do design ‘top center’.

“Nós tivemos que desenvolver um projeto completamente novo para conseguir criar as características que queríamos no bit”, afirma Rindeskär.

O gerente de produtos Robert Grandin foi um dos principais condutores do projeto de P&D.

“Começou como uma solução para o problema extremo de um cliente, e agora é uma solução padrão que pode ser usada em qualquer cliente”, diz Grandin. “Ela foi tão bem sucedida que nós decidimos adotar essa tecnologia altamente especializada para outros diâmetros e aplicações”.

“Basicamente, em comparação com um bit comum, o novo design possibilita mais metros perfurados por turno, graças à diminuição na frequência de troca de brocas e ao aumento nas taxas de penetração”, explica Grandin. “Os operadores dizem que gostam muito desse produto porque eles só querem sair da cabine para trocar o bit quando for realmente necessário”.

Uma questão fundamental no design era a falta de espaço na cabeça do bit.

“Pensando nos designs que tivemos nos últimos 20 anos ou mais, não havia muito espaço para fazer nada”, afirma Rindeskär. “Nós tivemos que desenvolver uma ideia de design totalmente nova para chegar às soluções que queríamos”.

A prioridade de Rindeskär e seu colega de design John Hammagren era aumentar o tempo de uso. Como o principal critério para descarte de um bit é o desgaste excessivo de seu corpo, o caminho mais fácil para estender esse tempo de vida útil é acrescentar mais botões periféricos. Isso é problemático por causa do espaço mínimo disponível. Entretanto, aumentar a quantidade ou o tamanho dos botões de carbeto de tungstênio geralmente reduz a taxa de penetração: a mesma força de impacto produz uma força resultante menor por botão.

O novo design resolve esses problemas com a chamada frente elevada, ou “top center”, que conta com dois ou três botões centrais alguns milímetros acima dos botões periféricos localizados no entorno do bit. Além disso, os botões frontais estão sutilmente angulados em relação ao eixo simétrico do bit. A frente elevada cria um padrão que modifica o processo de quebra das rochas, aprimorando o desempenho.

A taxa de penetração se mantém inalterada, ou até aumenta, devido à menor necessidade de se quebrar novamente pedaços de rocha já quebrados anteriormente pelo fato de permitir a passagem dos cavacos mais facilmente durante a limpeza do furo.

A melhor compreensão do aço da ferramenta possibilitou que houvesse níveis de tensionamento maiores no corpo do bit. Sua vida útil é por volta de 500 metros em rochas abrasivas, o que significa que as propriedades de fadiga do aço são sacrificadas para obter maior resistência ao desgaste.

Algo fundamental para ampliar esses limites é o processo de produção altamente preciso e seguro nos dias de hoje. Melhorias contínuas na tecnologia permitem tolerâncias extremamente baixas na produção.

O “top center” também conta com uma nova classe de carbeto cementado, a GC80. “O problema com o carbeto é que ele é rígido ou resistente ao desgaste”, explica Grandin. “Quando desenvolvemos a GC80, nós queríamos combinar o melhor desses dois mundos”.