Andrade, Carlos A.R.Rosa, SérgioMonteiro, Dévlin Alcídio Silva2024-07-312024-07-312024http://hdl.handle.net/10198/30135Várias técnicas de perfuração de solo foram desenvolvidas para se adequar ao tipo de furo pretendido e ao contexto geológico. A técnica de perfuração rotativo com percussão é a mais amplamente utilizada e a mais adequada na perfuração de furos artesiano, furos de investigação geotécnica, exploração energia geotérmica, etc. Dependendo do diâmetro da broca de perfuração, pode-se perfurar várias centenas de metros de profundidade. Este projeto, desenvolvido no âmbito académico, tem como principal objetivo o dimensionamento de uma máquina de perfuração de solo de aplicação em furos de investigação geotécnica e exploração de águas subterrâneas, que tenha uma capacidade de perfuração até 400 m profundidade e um furo de no máximo 30 cm de diâmetro. O projeto inicia-se com uma contextualização de conceitos relevantes, seguida de todos os objetivos pretendidos de forma específica, a evolução histórica das máquinas de perfuração e também é descrito o seu princípio de funcionamento. O desenvolvimento começa com o dimensionamento do circuito hidráulico. Com base nos cálculos feitos e consultas em bibliografias relacionadas, definiu-se o binário e a velocidade necessária para executar a perfuração. Dimensionou-se o circuito hidráulico de forma mais eficiente e otimizada onde utilizou-se o software Matlab Simulink na verificação do funcionamento do mesmo. No sistema de avanço da cabeça rotativo, foi dimensionado um guincho com uma redutora planetária que converter a alta velocidade angular do motor hidráulico em binário necessário para o tambor do guincho fazer avançar a broca de perfuração contra o solo. O dimensionamento da redutora envolveu o cálculo numérico da geometria das engrenagens utilizando o software KISSsoft, a modelação geométrica de todos os integrantes no software SolidWorks e análise de elementos finitos, com o software ANSYS, dos componentes móveis dimensionados. A torre de perfuração que serve como trilha de movimento vertical da cabeça rotativa, juntamente com a base ou plataforma de fixação de todos os componentes hidráulicos e mecânicos, tiveram as suas estruturas dimensionadas utilizando perfis metálicos selecionados de catálogo e fez-se a analise estrutural dinâmica da torre devido a carga móvel. O projeto termina com a apresentação da solução final com algumas recomendações, algumas conclusões acerca do processo de desenvolvimento e dos resultados obtidos.Various ground drilling techniques have been developed to suit the type of well required and the geological context. The rotary percussion drilling technique is the most widely used and most suitable for drilling water wells, geotechnical wells, probe drilling, etc. Depending on the diameter of the drilling bit, it can drill several hundred meters deep. This project's main objective is to design a well drilling machine for use in geotechnical investigation well and underground water exploration, with the capacity to drill up to a depth of 400 meters and with a maximum well diameter of 30 centimeters. The project begins with a contextualization of relevant concepts, followed by all the specifically intended objectives, the historical evolution of well drilling machines and their operating principle is also described. Development begins with sizing the hydraulic circuit. Based on the calculations made and consultations in related bibliographies, the torque and speed necessary to perform the drilling were defined. The hydraulic circuit was sized in a more efficient and optimized way, using the Matlab Simulink software to verify its operation. In the rotary head advancement system, a winch was designed with a planetary reducer that converts the high angular speed of the hydraulic motor into the torque necessary for the winch drum to advance the drill bit against the ground. The sizing of the reducer involved the numerical calculation of the gear geometry using the KISSsoft software, the geometric modeling of all members in the SolidWorks software and finite element analysis of the moving elements sized with the ANSYS software. The drilling tower, which serves as a vertical movement track for the rotating head, together with the base or fixing platforms for all hydraulic and mechanical components, were designed using metal profiles selected from the catalog and a dynamic structural analysis of the tower was carried out. due to moving load. The project ends with the presentation of the solution with some recommendations, and a conclusion about the results obtained.porHidrostáticaProjeto de máquinasPerfuração de solomaster thesis203668839