SUBMERSAS

RELATÓRIO DESCRITIVO

1. O presente Pedido de Patente de Modelo de Utilidade diz respeito ao aperfeiçoamento de funcionalidade da máquina de fio diamantado para corte de rochas submersas nos diferentes ambientes aquáticos.

2. As máquinas de fio diamantado são atualmente a tecnologia mais difundida no mundo para o corte de rochas ornamentais, uma vez que o uso de fio diamantado possui menor custo e maior produtividade quando comparado à utilização de argamassa expansiva e explosivos.

3. A máquina de fio diamantado para corte consiste em uma plataforma motorizada com uma polia motriz ligada ao motor principal, com potência variando de 30 CV a 100 CV (Fig. 1). A polia motriz, também conhecida como volante, tem a função de transladar o fio diamantado em contato com o material a ser cortado, com uma velocidade periférica usualmente na faixa de 28 a 36 m/s. O equipamento de corte também possui um motor secundário, o qual efetua o tensionamento continuo do fio, com o movimento de recuo da máquina, à medida que avança o corte. Esse deslocamento da máquina geralmente é realizado por um sistema de cremalheira pinhão.

4. Os dois principais tipos de corte realizados com a máquina de fio diamantado são os cortes verticais e horizontais (Fig. 2). Conciliando a versatilidade e flexibilidade do fio diamantado com a montagem de um sistema estratégico de polias auxiliares, podem-se gerar variações destes dois tipos de cortes, como são os casos dos cortes em “L”, os cortes verticais ascendentes e o corte cego (Fig. 3).

5. O fio diamantado é constituído por um cabo de aço inoxidável, em que são inseridas pérolas diamantadas regularmente espaçadas. Este fio constitui a ferramenta de corte, cuja configuração é definida a partir do tipo de rocha a cortar e a própria operação de corte a realizar (Fig. 4).

6. Os fios diamantados começaram a ser utilizados em pedreiras da Itália no final da década de 1970 para o corte de mármores, travertinos e granitos, de modo a substituir as técnicas com fio helicoidal que tinham muita dificuldade no corte de rochas mais resistentes como o granito.

7. A aplicação de máquinas de fio diamantado nas pedreiras brasileiras foi iniciada na década de 1990 com o uso intensificado a partir de 2000.

8. O Brasil é um dos maiores países produtores e exportadores de rochas ornamentais do mundo, com uma produção de mais de 9 milhões de toneladas e exportação de mais de 3 milhões de toneladas em 2017.

9. Além das rochas ornamentais, as máquinas de fio diamantado são utilizadas para corte de diversos outros materiais na construção civil e atividades industriais, como concreto, crómio, metal, ferro e superligas.

10. Entretanto, a utilização das máquinas de fio diamantado para corte de rocha está atualmente restrita as atividades em terra. Há algumas máquinas criadas especificadamente para corte de estruturas submersas, como dutos de aço e pilares de concreto (Fig. 5), mas a utilização das máquinas com fio diamantado para corte de rochas sã submersas ainda não é realizado.

11. Tendo em vista a tendência em âmbito mundial pelo emprego de grandes navios na busca por eficiência e competitividade no transporte de cargas, surge a necessidade de adequações das vias de acesso, bacias e berços de atracação de navios para aprimoramento da segurança das embarcações e comboios que trafegam na região costeira e adentram os portos, muitas vezes localizados em áreas rasas dentro de estuários. 12. Esses ajustes na infraestrutura proporcionam principalmente segurança às manobras executadas pelas grandes embarcações, visando permitir o tráfego de navios com calado maior e melhoria da eficiência no transporte de cargas.

13. A dragagem de matrizes rochas submersas, chamada de derrocagem, consiste na intervenção da engenharia que almeja a remoção de obstáculos compostos de formações rochosas presentes no leito de um rio ou mar.

14. Dentre outras finalidades, a derrocagem subaquática visa à desobstrução e alargamento da faixa navegável de um canal, ampliação de cais de atracação para acomodação de navios maiores e aprofundamento do leito marinho em berços bem como na bacia de manobra.

15. Dentre as técnicas empregadas para derrocagem, pode-se mencionar a utilização de explosivos industriais e sintéticos (Fig. 6), argamassa expansiva (Fig. 7) e navios-dragas tipo Backhoe (Fig. 8) como as mais usadas.

16. As etapas de derrocagem por explosivos consistem na detonação subaquática, escavação mecânica (caso necessária) e transporte de materiais. Entretanto, potenciais impactos associados à detonação como, por exemplo, alteração de habitat (fauna e flora) com o aumento da turbidez da água, efeitos provenientes da liberação de energia térmica, risco de danos ao património histórico e arqueológico, navegação e atividades portuárias, risco de acidentes com os explosivos e abalo nas estruturas de obras civis compõe parte das preocupações atreladas à detonação subaquática.

17. A utilização de argamassa expansiva é geralmente realizada onde o uso de explosivos não é possível por questões de segurança ou ambientais. O serviço de desmonte a partir desse método é iniciado com os furos na rocha. Em seguida, é realizada a injeção de argamassa já preparada. Com o auxílio de um funil e com a utilização do mesmo recipiente em que a argamassa foi preparada ela é lançada dentro da rocha. 18. O próximo passo do desmonte de rocha com argamassa expansiva é deixar o produto agir dentro da rocha. Geralmente, é necessário aguardar um prazo entre 20 e 24 horas para dar continuidade ao processo e o ideal é realizar o desmonte somente no dia seguinte à aplicação para conseguir o efeito desejado.

19. Por fim, é feito o desmonte de rocha com argamassa expansiva propriamente dito. A rocha começa a se fragmentar em vários pedaços grandes e, por isso, é necessário utilizar um martelo rompedor para demolir os fragmentos até que estejam em tamanhos possíveis de serem carregados.

20. Entretanto, a utilização de argamassa expansiva para derrocagem possui uma baixa produtividade e alto custo do material e operacionalização da metodologia, quando comparado principalmente à utilização de explosivos.

21. A utilização do navio-draga tipo Backhoe atualmente é a metodologia mais eficiente para derrocamento de rochas subaquáticas.

22. Para realização da derrocagem, o navio-draga fica firmemente ancorado com três spuds enquanto realiza a derrocagem. Uma navio-barcaça de transporte das rochas fica ancorada ao lado da draga de retroescavadeira. A concha da retroescavadeira escava o solo em um movimento combinado para trás e para cima da lança. Quando a concha está cheia, a lança sobe para a superfície da água. A concha cheia é posicionada acima da barcaça girando a escavadeira na plataforma giratória. O material dragado é descarregado na barcaça de transporte. A barcaça completa transporta o material dragado para um local designado.

23. No entanto, a utilização do navio-draga para realização de derrocagem é a metodologia mais cara dentre as disponíveis no mercado, pois se faz necessário o uso de navio-draga específico e geralmente somente encontrado com empresas especializadas. Dessa forma, geralmente o custo-benefício se torna interessante somente quando os navios draga são empregados em grandes obras. Além disso, devido ao grande tamanho dos navios-draga e necessidade do batelão para transporte dos materiais dragados, os locais restritos geralmente não conseguem ser acessados devido à distância de segurança limite do navio para as estruturas do porto.

24. Tendo as informações descritas acima como base, uma alternativa para realização de derrocagens subaquáticas pontuais com baixo impacto ambiental e melhor custo-benefício, quando comparado às demais metodologias utilizadas atualmente, é apresentada na Reivindicação 01. De acordo com esta, a metodologia de corte de rochas com máquina de fio diamantado em terra seria adaptada para realização de corte de rochas submersas a partir de uma plataforma flutuante (Fig. 9).

25. A nova utilização proposta para a máquina de fio diamantado para corte de rocha subaquática tem vantagem de poder atuar pontualmente no local do alto fundo com melhor custo-benefício e baixo impacto ambiental e social, quando comparado às demais metodologias existentes.

26. Outra vantagem da nova metodologia proposta para uso da máquina de fio diamantado é a possibilidade da sua aplicação em locais restritos e próximos a estruturas de engenharia, onde a metodologia de uso de explosivos ou navio-draga é desaconselhável.

27. A maior precisão do corte das rochas subaquáticas e a produtividade também são vantagens do uso da máquina de fio diamantado, quando comparados ao uso de explosivos e argamassa expansiva, respectivamente.

28. Para descrever a nova utilização da máquina com fio diamantado para corte de rochas subaquáticas utilizamos o desenho da Figura 09.

29. Os itens utilizados na metodologia do corte submerso são plataforma de instalação da máquina de corte (balsa/flutuante/jack-up/píer) com comprimento suficiente para instalação dos trilhos para movimentação da máquina de corte (1), trilhos para movimentação da máquina de corte com fio diamantado (2), máquina de fio diamantado (3), polias para direcionar o fio diamantado da máquina para a polia submersa (4), fio diamantado (5) e polia submersa, chumbada na pedra ou então instalada em poitas (6).

30. A máquina de corte ficará disposta sobre trilhos instalados plataforma de instalação da máquina, onde haverá um gerador instalado ou ponto de energia que irá prover energia para máquina.

31. No caso da utilização de uma plataforma flutuante ou jack-up para instalação da máquina, a mesma deve ser posicionada em acima da rocha a ser cortada. A plataforma flutuante será fundeada e estaiada por 3 ou 4 pontos para se buscar a máxima estabilidade

32. Em todas as opções de instalação da máquina, deverão ser instaladas pelo menos 2 polias acima da água (a depender da posição da máquina e rocha) para guiar os fios na realização do corte.

33. As polias instaladas no fundo irão variar de tamanho e quantidade do corte, sendo as mesmas dispostas no leito submarino com apoio de equipe de mergulho de acordo com a etapa de corte. As polias podem ser chumbadas na própria rocha ou então serem colocadas em poitas que ficaram posicionadas perto da rocha, a depender da morfologia do fundo e profundidade a ser obtida.

34. Quando o corte for muito fundo deverá ser feita uma adaptação nas polias, pois o comprimento elevado de cabo sem guia até alcançar o leito submarino pode ser responsável pelo escape do fio da polia quando a balsa se movimentar.

35. O tipo do fio diamantado deve ser definido de acordo com as características da rocha a ser cortada, bem como condições de trabalho dentro da água. O comprimento do fio vai variar a depender da operação, sendo que por limitações de espaço, o trilho da máquina de corte não será comprido suficiente para realizar um avanço completo para corte da rocha, sendo necessário diminuir o comprimento do fio com o decorrer da operação. 36. O posicionamento da máquina de fio diamantado, bem como o posicionamento da plataforma e das polias, deverá ser ajustado de acordo com o avanço do corte da rocha e possível movimentação da balsa, de forma que não deixe o fio muito folgado nem muito tensionado.

37. O corte da rocha deverá ser feito por partes, variando com a morfologia da rocha. Dois são os movimentos principais de corte: Corte Cego, fatiando de cima para baixo a rocha e o Corte Levante, recortando a parte inferior da rocha com um corte horizontal.

38. No corte cego (corte vertical), o fio diamantado é posicionado de forma a envolver a rocha (Fig.10). Logo após, com o movimento da máquina sobre o trilho e auxílio das polias, o fio é tensionado, aplicando uma força na rocha de cima para baixo, realizando assim cortes verticais até que o fio alcance o limite de corte estipulado pelo local de instalação da polia (Fig. 11).

39. Após a realização do corte cego, a balsa irá se movimentar e as polias serão reposicionadas para locais a serem determinados, a fim de realizar outros cortes verticais. Dessa forma, no fim dos cortes cegos, a rocha ficará fatiada para realização o corte levante ou para retirada dos pedaços no caso do corte levante já ter sido realizado antes do corte cego (Fig. 12).

40. O corte levante (corte horizontal) pode ser realizado antes ou depois do corte cego, a depender da morfologia da rocha. Nesta etapa de corte o fio deve ser acomodado em alguma região lateral da rocha, sendo necessário realizar um furo para passar o fio por dentro da rocha (Fig. 13) ou fazendo uma cunha para acomodação do fio, de forma que o mesmo não escape da linha de corte no processo (Fig. 14).

41. A disposição das polias para o levante deve ser estudada para cada operação, podendo possuir variações em sua aplicação. Com o movimento da máquina o fio é puxado na mesma direção, realizando o corte horizontal na altura que a polia guia estiver instalada (Fig. 15 e Fig. 16). 42. Dessa forma, após a realização do corte cego e levante, o bloco de rocha fica solto (Fig. 17). Entretanto, cortes secundários com o fio diamantado podem ser necessários para diminuição do tamanho da rocha antes da retirada. Portanto, outros reposicionamentos da plataforma, equipamentos, polias e fio diamantado podem ser necessários. A retirada dos pedaços da rocha cortados deve ser feita por equipamento externo, podendo esse equipamento estar presente na mesma balsa, em outra balsa/flutuante (Fig. 18).

43. Portanto, fica demonstrado que o uso da máquina de fio diamantado (Fig. 1) para corte de rochas submersas é um novo modelo de uso para o equipamento, promovendo alternativa com alto custo benefício para retirada de alto fundo pontual e/ou localizados em área restrita com alta produtividade, bem como baixo impacto ambiental/social quando comparado às metodologias atualmente utilizadas.