Visão Geral dos Fragmentadores Hidráulicos de Rocha

1.1 Visão Geral dos Fragmentadores Hidráulicos de Rocha

Um fragmentador hidráulico de rocha, também chamado de britador hidráulico ou dispositivo hidráulico de impacto, é uma máquina hidráulica de impacto-vibração. Utilizando óleo hidráulico de alta pressão como meio de trabalho, ele alcança um movimento rápido de vai-e-vem do pistão no interior de um corpo cilíndrico por meio da retroalimentação entre um sistema de controle de válvulas e um sistema cilindro-pistão, convertendo assim a energia hidráulica em energia mecânica do pistão e acionando a ponteira para realizar trabalho externamente.

As principais funções de um martelo hidráulico são: impacto e vibração. Devido às características de alto desempenho de impacto-vibração de um martelo hidráulico, ele é amplamente utilizado em metalurgia, mineração, ferrovias, estradas, construção civil, engenharia municipal e desenvolvimento imobiliário. Pode realizar escavação, fragmentação, demolição e outras operações em rochas, concreto, cadinhos de aço, escória, solo congelado, gelo, pavimentos de concreto, lajes de pontes e edifícios. Além disso, mediante a substituição da ponteira, também pode ser empregado em operações de rebitagem, remoção de ferrugem, socamento e cravação de estacas.

Áreas comuns de aplicação dos martelos hidráulicos são:

(1) Mineração — extração em pedreiras, extração de pedras, perfuração de túneis, quebra de barras grelha, fragmentação secundária de rochas;

(2) Indústria metalúrgica — máquinas para desmontagem de fornos, máquinas para remoção de revestimento de cadinhos, máquinas para desmontagem, máquinas para abertura de orifícios de saída de metal para limpeza de escória de cadinhos de aço e desmontagem do revestimento de fornos;

(3) Engenharia municipal — quebra de pavimento em obras de água, gás e elétrica, quebra de fundações rígidas, escavação de valas e perfuração de furos;

(4) Construção civil — demolição de edifícios antigos, quebra de concreto, compactação do solo;

(5) Rodovias e ferrovias — detonação para abertura de estradas, quebra de pavimento rodoviário de concreto, reparação de rodovias, cravação de estacas para barreiras de segurança e demolição de pontes rodoviárias.

Como uma nova ferramenta hidráulica de alta eficiência, comparada às tradicionais ferramentas pneumáticas de impacto, os fragmentadores hidráulicos de rocha apresentam uma série de vantagens incomparáveis, refletidas principalmente nos seguintes pontos:

— Grande energia de impacto. Um fragmentador hidráulico de rocha pode ser combinado e projetado conforme a pressão e a vazão de óleo fornecidas pela máquina carregadora, bem como a força de empuxo. A energia de impacto é geralmente de 300 a 10.000 joules; atualmente, o maior fragmentador hidráulico de rocha do mundo é capaz de entregar uma única energia de impacto de 30.000 joules.

— Alta eficiência operacional. A eficiência operacional de um martelo hidráulico para rochas geralmente atinge 60% a 65%; modelos de desempenho superior podem alcançar 70%, enquanto a eficiência operacional de ferramentas pneumáticas é de apenas 20% a 30%.

— Economia de energia. O meio de trabalho de um martelo hidráulico para rochas é óleo hidráulico de alta pressão, reciclável, e o equipamento é simultaneamente dotado de um acumulador; já o meio de trabalho de uma ferramenta pneumática é ar comprimido, que não só consome grande quantidade de energia térmica no processo de compressão, como também dissipa grande quantidade de energia no processo de escape.

— Baixo ruído. O nível de ruído padrão de um martelo hidráulico para rochas situa-se entre 95 e 98 dB; os modelos silenciosos variam entre 85 e 87 dB. As ferramentas pneumáticas, devido ao som de expansão explosiva gerado pela descarga de gás comprimido, apresentam níveis de ruído uniformemente superiores a 100 dB. Na sociedade atual, em que os requisitos de proteção ambiental tornam-se cada vez mais rigorosos, os martelos hidráulicos para rochas possuem um valor importante.

— Boa construtibilidade e baixos custos de manutenção. Um fragmentador hidráulico de rochas opera em conjunto com a máquina carregadora e pode realizar operações com grande facilidade em diversos ângulos espaciais; o fragmentador de rochas é totalmente fechado, a vida útil dos componentes é longa, a manutenção é simples e conveniente, e os custos operacionais globais são baixos.

1.2 Breve Histórico do Desenvolvimento do Fragmentador Hidráulico de Rochas

No início do século XX, as pessoas estudaram sistematicamente a transmissão pneumática e hidráulica, explorando ativamente dispositivos hidráulicos capazes de transmitir alta potência e controle. Em 1963, a empresa alemã Krupp registrou a primeira patente mundial de um dispositivo hidráulico de vibração; em 1967, apresentou na Feira de Hanover o primeiro britador hidráulico montado em veículo de valor prático do mundo, o HM400. Foi inicialmente utilizado em obras de fundação, como a fragmentação de pavimentos de concreto, a recuperação de fundações, a escavação de valas em terrenos duros e a extração de grandes blocos rochosos… A empresa francesa Montabert também registrou, em 1964, a patente do primeiro britador hidráulico portátil (série BBH) e projetou, em 1969, o britador hidráulico da série BRH. Devido à sua elevada capacidade funcional e às amplas perspectivas de aplicação, os britadores hidráulicos foram rapidamente objeto de grande atenção na Europa, no Japão e em outros países, desenvolvendo-se de forma acelerada. Muitas empresas realizaram grandes investimentos no desenvolvimento, projeto e ensaio de equipamentos hidráulicos de vibração, surgindo sucessivamente britadores hidráulicos de diversos tamanhos, tipos e funções. As áreas de aplicação continuaram a se expandir, o desempenho técnico foi constantemente aprimorado e os produtos foram continuamente atualizados e substituídos. A Krupp lançou, em 1985, a tecnologia hidráulica de amortecimento de vibrações para britadores, aperfeiçoou o sistema de amortecimento em 1995, introduziu, em 1998, a tecnologia de proteção contra desgaste 'Marathon' e lançou, em 2000, as séries de produtos 'ECO' e 'Marathon'. A empresa Montabert lançou, em 1987, a série BRV com ajuste automático de energia e, em resposta à crescente demanda de mercado, introduziu, em 1992, os britadores de pequeno porte da série BRP. A empresa Rammer, fundada em 1978 na Finlândia, embora com uma história breve, tornou-se uma força dominante no setor de britadores hidráulicos — desde seu início lançou o britador S600, então o maior do mundo; o S2000, lançado em 1981, pesava 3 toneladas; os produtos da série de 1986 empregavam o princípio de 'Energia Constante por Golpe (CBE)'; a série City de produtos ultra-silenciosos foi lançada em 1991; o sistema 'City Pro', desenvolvido em 1995, permitia aos operadores selecionar o desempenho do britador hidráulico com base no material a ser impactado, além de incluir um sistema de supressão de poeira por jato d’água. A empresa japonesa Konan introduziu, em 1973, a tecnologia da Krupp para produzir britadores hidráulicos MKB; posteriormente, empresas japonesas como Furukawa, Teisaku e Toku passaram a desenvolver britadores hidráulicos com base em dispositivos pneumáticos de impacto; a NPK foi fundada em 1985. A empresa sul-coreana Soosan, fundada em 1984, impulsionou o rápido desenvolvimento dos britadores hidráulicos coreanos. A empresa italiana INDECO foi fundada em 1976; em 1986, lançou o desenvolvimento de um 'britador hidráulico inteligente', capaz de ajustar automaticamente a frequência e a energia de impacto com base na dureza da rocha…

Atualmente, existem mais de 30 grandes fabricantes mundiais de martelos hidráulicos para rochas. Classificados por origem, podem ser divididos em marcas europeias, japonesas, coreanas e chinesas domésticas, das quais apenas algumas marcas são comercializadas mundialmente. Os fabricantes europeus de martelos hidráulicos para rochas apresentam a característica de integrar fabricação, marca e serviço em uma única entidade; os produtores possuem tanto fortes capacidades técnicas de P&D quanto suas próprias redes de marketing e capacidades de atendimento ao cliente. Cada fabricante de martelo hidráulico para rochas enfatiza a construção de sua própria marca, e a concentração setorial é elevada; nos últimos anos, foram concluídas três grandes fusões e reorganizações industriais, formando as três principais marcas: Rammer (incluindo Toyo), Atlas Copco (incluindo Krupp) e Montabert, da Doosan. Os fabricantes japoneses de martelos hidráulicos para rochas são semelhantes aos fabricantes europeus — geralmente também possuem suas próprias redes de marketing e prestam serviços aos clientes simultaneamente. Cada fabricante de martelo hidráulico para rochas enfatiza a construção de sua própria marca, e a concentração setorial é relativamente elevada. Apenas sete empresas têm atuação nacional: Furukawa, NPK, Toku, Teisaku, MKB, Toyo (já adquirida pela Rammer) e Okada. Os fabricantes coreanos de martelos hidráulicos para rochas apresentam a característica de separar fabricação, marca e serviço; a divisão geral do trabalho industrial é relativamente refinada, com muitas pequenas fábricas de componentes; há cerca de cem distribuidores de martelos hidráulicos para rochas, mas apenas poucas empresas possuem escala significativa, como Soosan, Hanwoo, Daemo e MSB. A Tabela 1-1 apresenta uma visão geral da produção anual dos principais fabricantes globais de martelos hidráulicos para rochas em 2010.

Tabela 1-1 Visão geral da produção anual dos principais fabricantes globais de martelos hidráulicos para rochas em 2010 (excluindo a China)

A pesquisa da China sobre britadores hidráulicos teve início relativamente cedo. Já na metade da década de 1970, institutos nacionais de pesquisa científica e universidades já haviam ingressado nesse campo, como o Instituto de Aço e Ferro de Pequim, o Instituto de Mineração de Zhongnan, o Instituto de Pesquisa de Mineração de Changsha e o Instituto de Pesquisa de Mineração de Changsha. Pesquisadores chineses realizaram estudos aprofundados sobre tecnologia de vibração hidráulica e obtiveram diversos resultados de pesquisa; contudo, devido ao desenvolvimento geralmente lento da tecnologia hidráulica nacional na época e aos níveis de fabricação relativamente baixos, não se conseguiu alcançar avanços concretos no desenvolvimento de produtos. Após a década de 1980, pesquisadores chineses, além de conduzirem pesquisas independentes, também introduziram tecnologia estrangeira e assumiram a liderança no desenvolvimento de perfuratrizes hidráulicas para rochas e britadores hidráulicos para pedras com características próprias no setor minerário. Algumas fábricas nacionais de ferramentas pneumáticas e de máquinas para construção também integraram essa linha de pesquisa, como a Fábrica de Ferramentas Pneumáticas de Tonghua (Jilin), a Fábrica de Máquinas para Construção de Xangai e a Fábrica de Ferramentas Pneumáticas de Shenyang, todas organizando equipes para realizar pesquisas e ensaios de produtos; no entanto, devido à tecnologia produtiva atrasada e à qualidade instável dos produtos, o desenvolvimento de fragmentadores hidráulicos para rochas ficou limitado. Em 1988, a empresa alemã Krupp trouxe seus produtos à China para realizar uma 'Exposição de Produtos de Fragmentadores Hidráulicos para Rochas', à qual compareceram mais de 200 pessoas de institutos nacionais de pesquisa científica e empresas; a elevada capacidade funcional desses produtos despertou grande interesse entre os participantes, e os produtos Krupp começaram a ser comercializados na China. Aproveitando essa oportunidade, o Instituto de Pesquisa de Máquinas de Engenharia de Tianjin e a Universidade de Tecnologia de Harbin analisaram e investigaram os produtos Krupp; já a Fábrica de Peças Hidráulicas de Changzhi e a Fábrica de Máquinas para Construção de Xangai iniciaram a produção experimental de seus próprios produtos.

No meio da década de 1990, com o rápido desenvolvimento econômico da China, a rápida transformação urbana e o aumento dos investimentos em infraestrutura, o grau de mecanização nas obras de engenharia continuou a melhorar. O mercado chinês de martelos hidráulicos para rochas entrou no melhor período de desenvolvimento de sua história; diversas empresas estrangeiras renomadas começaram a ingressar no mercado chinês uma após a outra. As empresas nacionais também se ergueram para enfrentar a concorrência, e, após mais de uma década de esforços, gradualmente formaram várias marcas nacionais reconhecidas, como a Anhui Jingye (Jingye), a Yantai Aide, a Jiangsu Libosite e a Changzhi Hydraulic.