Explorando as profundidades: Avanços na tecnologia de perfuração e fundação

A indústria da construção está construindo de forma mais ousada, mais alta e mais engenhosa do que nunca. A chave para o sucesso de um edifício se resume em grande parte à força das fundações e bases. Os equipamentos de perfuração e fundações precisam ser capazes de lidar com desafios únicos, como perfurar rochas duras ou operar em condições climáticas extremas.

Eva-Leena Varpe, gerente de produto de perfuração de superfície da Sandvik, sabe da importância de equipamentos confiáveis e diz que a Sandvik submete suas brocas a testes rigorosos antes de serem enviadas ao mercado.

“Os testes de fábrica e de campo são uma parte padrão de nossos projetos de desenvolvimento de produtos. Temos ótimas instalações na fábrica onde estamos testando todos os nossos produtos em nível de componente e produto”, diz ela.

“Em nossa mina de testes, temos instalações para fazer testes de componentes, por exemplo, testes de duração. Também usamos testes de terceiros se não tivermos ferramentas ou métodos de teste ou se for necessário um relatório de teste de terceiros.”

“A eletrificação é uma opção e uma maneira de avançar rumo à emissão zero” (Foto: Sandvik)

Varpe acrescenta que o teste do site é feito em cooperação com os usuários em seus sites. A Sandvik seleciona cuidadosamente os locais de teste que apresentam ambientes desafiadores para a plataforma. A fase de testes dura vários meses e abrange todas as estações e condições climáticas ao longo do ano.

“Além dos testes relacionados ao projeto de desenvolvimento, acompanhamos constantemente nossas plataformas no local e coletamos feedback. Todas as nossas plataformas são testadas em condições reais de rocha na fábrica de Tampere, na Finlândia, antes de serem entregues ao usuário.”

Reduzindo o impacto ambiental durante a perfuração

A perfuração pode impactar significativamente o meio ambiente e a paisagem urbana ao redor – tanto empreiteiras quanto fabricantes de equipamentos estão procurando cada vez mais maneiras de reduzir isso.

“A Sandvik acompanha de perto o desenvolvimento e a implementação dos requisitos ambientais e avalia nossa conformidade com eles. A Sandvik, como empresa, está comprometida com a iniciativa Science Based Targets, que fornece um caminho claramente definido para reduzir as emissões de gases de efeito estufa”, acrescenta Varpe.

“Isso nos ajuda a criar metas ambiciosas e alinhadas com a ciência mais recente e a planejar o que acontecerá no futuro. Vemos que a sustentabilidade é um conceito amplo e que existem muitas formas de afetar e minimizar os impactos ambientais.”

Para a Sandvik, o maior e mais óbvio fator ambiental a ser considerado são as emissões de CO2 emitidas durante a operação da máquina. Varpe diz que uma das formas mais eficientes de reduzir as emissões de CO2 é o desenvolvimento de fontes alternativas de energia.

“A eletrificação é uma opção e uma forma de proceder em direção à emissão zero. De acordo com nossa visão, a divisão Sandvik Surface oferecerá uma gama completa de soluções de perfuração eletrificada em todos os tamanhos de furos e aplicações de perfuração até 2030.”

O caminho para equipamentos elétricos levará algum tempo (Foto: Bauer)

Soluções elétricas em equipamentos de perfuração e fundação

A Liebherr também está trabalhando arduamente no desenvolvimento de soluções elétricas – o bate-estacas LRH 100.1 da empresa é um dos modelos mais recentes da série desconectada acionada eletricamente.

Equipada com um martelo H 6 de última geração, a empresa conta que a plataforma encontrou seu primeiro canteiro de obras na Suécia. A empresa, Hercules Grundläggning AB, está usando este modelo para cravar aproximadamente 300 estacas de concreto no solo.

A Liebherr diz que o LRH 100.1 unplugged tem uma grande faixa de trabalho com um raio de até 8,7m, o que é vantajoso para os usuários, pois a máquina não precisa ser movida constantemente. O design do líder permite inclinações de até 18° em todas as direções com a possibilidade de elevar ou abaixar o líder em 4m – aumentando assim a flexibilidade da máquina.

Para o trabalho de empilhamento, a Hercules Grundläggning AB equipou o LRH 100.1 desplugado com um martelo Liebherr tipo H 6. O martelo modular pode ser usado com pesos de queda entre 3.000 kg e 6.000 kg, dependendo dos requisitos.

Em um canteiro de obras em Karlstad, na Suécia, estacas são cravadas no solo com um peso de 5.000 kg a partir de uma altura de queda de 40 cm.

O Liebherr LRH 100.1 desplugado (Foto: Liebherr)

“Aqui estamos usando um martelo de queda livre, ou seja, não é acelerado. Compensamos apenas a perda de potência com os cilindros. Isso tem a vantagem, especialmente na cravação de estacas de concreto, de que elas não são tão danificadas quanto ao usar martelos acelerados”, explica o gerente de produto da Liebherr, Michael Rajek.

Adaptando-se às condições

Dependendo do comprimento da estaca, são necessárias entre 800 e 1.500 marteladas para cada uma. Rajek diz: “O sistema de controle foi projetado de forma que o operador possa agora ajustar a energia de cravação de estacas e o número de golpes independentemente um do outro e, assim, adaptar-se de maneira ideal às condições”.

O martelo usado pela Hercules Grundläggning AB pertence à última geração da série Liebherr. “Mudamos mais ou menos toda a arquitetura do martelo H 6 existente. A nova construção de aço foi especialmente projetada para rigidez, longevidade e confiabilidade”, acrescenta Rajek.

Devido ao redesenho do martelo, a emissão de ruído foi reduzida em 35%.

A Liebherr diz que o acionamento eletro-hidráulico do LRH 100.1 unplugged tem as mesmas especificações de desempenho da versão convencional. Ambos são operados da mesma forma, o que pode ser conveniente para os operadores de máquinas se eles tiverem que alternar entre as máquinas.

Como a máquina tem acionamento elétrico, emite zero emissões e é extremamente silenciosa, tornando-a adequada para regiões sensíveis ao ruído ou locais de trabalho urbanos. A bateria é carregada usando uma fonte elétrica convencional no local de trabalho, mas a operação pode continuar normalmente durante o carregamento.

Outra empresa que desenvolve seus produtos para o futuro é a Bauer Maschinen Group, com sede na Alemanha – a empresa produz uma ampla gama de equipamentos de engenharia de fundações. Dr. Ruediger Kaub, CEO da Bauer Maschinen acredita que a energia elétrica é a chave para o futuro do equipamento de construção, mas diz que requer mais incentivos do governo para encorajar a indústria a fazer a troca.

“Nossos clientes levam muito a sério a sustentabilidade. Não há duvidas. Mas eles precisam calcular seus projetos e executá-los de maneira lucrativa. E uma máquina como essa [elétrica] custa substancialmente mais e não é tão fácil de operar em um canteiro de obras normal, porque ainda é relativamente nova”, diz Kaub.

“Manusear um cabo como esse em um canteiro de obras normal envolve esforços adicionais e, portanto, custos adicionais. Existem empresas levando a sustentabilidade para o próximo passo, mas elas precisam ver os benefícios.”

Marcus Leü, gerente global de produtos da Epiroc (Foto: Epiroc)

Impacto dos regulamentos em projetos de construção

Marcus Leü, gerente global de produtos da Epiroc, concorda que os regulamentos serão um fator-chave por trás do impulso para soluções elétricas. “Vemos com muita clareza que para entrar nas cidades hoje precisamos diminuir o barulho e diminuir a poeira”, afirma.

“Existem algumas cidades onde você não pode entrar sem kits de redução de ruído. Desenvolvemos novos kits de redução de ruído com peso mais leve e design mais robusto para atender aos requisitos dessas cidades.”

A Epiroc lançou recentemente o SmartROC T25 R, um equipamento de rádio remoto construído em uma nova plataforma. A máquina será lançada inicialmente para o mercado sueco e norueguês, mas há planos para lançá-la globalmente no final do ano, com o mercado norte-americano esperando para conduzir uma grande proporção das vendas.

Leü conta à International Construction que havia quatro valores principais que a empresa tinha em mente ao projetar a plataforma: terreno e estabilidade; versatilidade; digitalização e meio ambiente.

Ele diz que o novo modelo tem até três vezes mais área de cobertura do que o modelo anterior e também é mais versátil, permitindo que um empreiteiro mude da perfuração de valas para a detonação de fundações ou cortes de estradas.

Nova tecnologia também foi integrada à máquina. “A máquina é controlada remotamente; dá-lhe a funcionalidade completa das plataformas. Você tem uma tela de monitoramento a bordo. Você é livre para operar e monitorar tudo pelo controle remoto.”

Essa tecnologia não é nova, mas a quantidade de dados que o operador pode monitorar é muito maior do que antes, com Lei dizendo que eles “nivelaram as informações e o controle”.

Olhando para o futuro da perfuração e fundações

A crescente digitalização de equipamentos de perfuração e fundação, bem como de tecnologias como controles remotos, juntamente com máquinas que emitem menos emissões, só aumentará no futuro.

SmartROC T25 R da Epiroc (Foto: Epiroc)

Uma forma de incentivar mais máquinas elétricas é desenvolver subsídios para reduzir os custos para as empresas que optam por ter pelo menos uma porcentagem dos equipamentos de construção eletrificados. Mesmo assim, a mudança levará tempo – não acontecerá da noite para o dia.

“A indústria levará tempo para realmente entrar cada vez mais na eletrificação. Mas virá, seja bateria, acionamento elétrico direto, célula de combustível movida a hidrogênio. Veremos todos os tipos de combinações, definitivamente veremos essa transformação, mas levará anos”, diz Kaub. Ele acrescenta que as máquinas agora são ‘ferramentas de dados’.

“Minha grande visão é que, no final das contas, nossas máquinas precisam trabalhar totalmente controladas remotamente, principalmente automatizadas”, diz ele. “Estamos trabalhando cada vez mais nesses sistemas de assistência... nossa visão é levar o operador embora e talvez ele se sente em um escritório e tenha uma tela grande assistindo a três máquinas. Ainda precisamos ter o ser humano assistindo.”

Demanda por automação

Quando se trata da direção da viagem em relação à tecnologia, Leü diz: “A tendência é clara; a solicitação de mais dados de perfuração está crescendo.”

Ele acrescenta que, no futuro, “veremos uma demanda crescente por automação. Já vemos isso no lado da mina. A parte da construção está anos atrasada porque é mais complicada, mais máquinas, mais pessoas. Mas com certeza haverá plataformas autônomas no futuro. Cinco anos, 10 anos, 20 anos, não sei. Mas estamos prontos.”

Embora a sustentabilidade e a eletrificação de equipamentos de construção sejam tópicos importantes no setor, levará tempo para desenvolver totalmente as soluções necessárias no canteiro de obras do futuro. O que há poucas dúvidas, porém, é que as mudanças já estão acontecendo.

Skanska usa plataforma de empilhamento de combustível de duelo de hidrogênio no HS2 A Skanska iniciou a aplicação prática da tecnologia de plataforma de empilhamento de combustível duplo de hidrogênio no projeto ferroviário HS2, com sede no Reino Unido. Isso marca o primeiro uso de tal sistema em um canteiro de obras. A plataforma de bate-estacas instalou quatro estacas de 30 metros de profundidade durante um teste realizado em colaboração com a divisão de estacas e engenharia de solo da Skanska, a Cementation Skanska, a empresa de combustível de hidrogênio ULEMco e o Business Research Establishment. O projeto, financiado pela competição BEIS Phase 1 Red Diesel Replacement, emprega um sistema de combustível duplo que permite a mistura de diesel e biocombustíveis (HVO) com hidrogênio. Isso substitui o combustível por hidrogênio, resultando em menores emissões de CO2 e redução no uso de combustível. O HS2 relata uma redução de 36% no uso de combustível tradicional devido à plataforma de empilhamento de combustível duplo de hidrogênio. Além disso, 19 sites HS2 tornaram-se totalmente livres de diesel. Andrea Davidson, chefe de ciências ambientais da HS2, disse: “A HS2 continua a impulsionar uma mudança positiva no setor de construção e está fornecendo um ambiente importante para desenvolver o uso real da tecnologia de energia de hidrogênio. “O desenvolvimento de sistemas bicombustíveis que podem ser usados para adaptar equipamentos existentes para que possam funcionar com fontes de energia mais limpas e com baixo teor de carbono pode ser um divisor de águas em todo o setor de construção.”