O laser de alta potência pode ser a próxima ferramenta para a mineração no Brasil. Um estudo que está sendo desenvolvido Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio), em conjunto com a Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), pretende desenvolver uma tecnologia nacional, utilizando essa ferramenta para a aplicação nas indústrias de mineração e petróleo.
O programa vem sendo desenvolvido desde 2010, sob a coordenação do engenheiro mecânico Arthur Martins Barbosa Braga, que estuda o uso de lasers para perfuração de rochas desde 2008. Desde o início das pesquisas da PUC-Rio, duas patentes já foram depositadas no Brasil e no exterior.
Quando estiver pronta, a nova ferramenta deverá substituir os meios mecânicos empregados atualmente. O lançador será introduzido na rocha a ser perfurada até a profundidade necessária, que pode ser de alguns quilômetros a partir da superfície.
“Percebemos que desenvolvimentos importantes na área, particularmente de diodos de alta potência, fibras ópticas especiais e lasers a fibra, poderiam viabilizar o uso dessas tecnologias para perfuração”, conta Braga. “Estão no mercado lasers a fibra com potência de dezenas de quilowatts. Ao mesmo tempo, os de diodo têm se tornado mais eficientes e compactos, com baixíssimas relações entre volume e potência.”
Esses dois tipos de lasers de alta energia podem, em princípio, ser transmitidos por vários quilômetros, no interior de uma fibra óptica. Segundo Braga, ainda existem alguns problemas tecnológicos a serem resolvidos, devido a efeitos não lineares que atrapalham a propagação da luz de alta potência nos núcleos de fibras de sílica. Mas progressos acontecem nas áreas de conectores e fibras ópticas especiais, que em breve poderão resolver essa dificuldade.
Outra possibilidade é a utilização de lasers de diodo compacto, de alta potência (alguns quilowatts), passível de transmissão por fibras ópticas com diâmetros compatíveis com as colunas de perfuração. As duas alternativas estão sendo exploradas no projeto da PUC-Rio, patrocinado pela Vale e pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
De acordo com Braga, os avanços recentes foram significativos. “Hoje várias tecnologias – baseadas em semicondutores, fibra óptica e lasers compactos de alta potência – se mostram maduras o suficiente para a perfuração de rochas”, diz.
As vantagens dessa tecnologia sobre os sistemas mecânicos são muitas, como perfurar diâmetros com maior precisão e aumentar e melhorar a taxa de penetração, que pode ser de 10 a 100 vezes maior do que as obtidas com as técnicas convencionais. Além disso, com o laser é possível perfurar rochas e metais com diferentes composições sem a necessidade de substituir a broca. Outra vantagem é o menor número de partes mecânicas móveis presentes no sistema, o que reduz os custos com manutenção. “É possível ainda manter maior controle da profundidade, diâmetro e direção de perfuração”, acrescenta Braga.
Segundo o pesquisador da PUC-Rio, as primeiras propostas de utilização de lasers para perfuração de rochas e solos surgiram na década de 1970, mas apenas no final dos anos 1990 é que a tecnologia começou a se tornar viável. Foi quando surgiram os lasers de alta potência, desenvolvidos para o programa Strategic Defense Initiative, mais conhecido como Guerra nas Estrelas, concebido nos Estados Unidos nos anos 1980. No final da década de 1990 novos desenvolvimentos na área de fotônica começaram a tornar possível a utilização de lasers para perfuração fora dos laboratórios. As informações são do website da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).
Tags: Lucas Prado Kallas, Lucas Kallas, Lucas Kallas Biogold
Quando estiver pronta, a nova ferramenta deverá substituir os meios mecânicos empregados atualmente. O lançador será introduzido na rocha a ser perfurada até a profundidade necessária, que pode ser de alguns quilômetros a partir da superfície.
“Percebemos que desenvolvimentos importantes na área, particularmente de diodos de alta potência, fibras ópticas especiais e lasers a fibra, poderiam viabilizar o uso dessas tecnologias para perfuração”, conta Braga. “Estão no mercado lasers a fibra com potência de dezenas de quilowatts. Ao mesmo tempo, os de diodo têm se tornado mais eficientes e compactos, com baixíssimas relações entre volume e potência.”
Esses dois tipos de lasers de alta energia podem, em princípio, ser transmitidos por vários quilômetros, no interior de uma fibra óptica. Segundo Braga, ainda existem alguns problemas tecnológicos a serem resolvidos, devido a efeitos não lineares que atrapalham a propagação da luz de alta potência nos núcleos de fibras de sílica. Mas progressos acontecem nas áreas de conectores e fibras ópticas especiais, que em breve poderão resolver essa dificuldade.
Outra possibilidade é a utilização de lasers de diodo compacto, de alta potência (alguns quilowatts), passível de transmissão por fibras ópticas com diâmetros compatíveis com as colunas de perfuração. As duas alternativas estão sendo exploradas no projeto da PUC-Rio, patrocinado pela Vale e pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
De acordo com Braga, os avanços recentes foram significativos. “Hoje várias tecnologias – baseadas em semicondutores, fibra óptica e lasers compactos de alta potência – se mostram maduras o suficiente para a perfuração de rochas”, diz.
As vantagens dessa tecnologia sobre os sistemas mecânicos são muitas, como perfurar diâmetros com maior precisão e aumentar e melhorar a taxa de penetração, que pode ser de 10 a 100 vezes maior do que as obtidas com as técnicas convencionais. Além disso, com o laser é possível perfurar rochas e metais com diferentes composições sem a necessidade de substituir a broca. Outra vantagem é o menor número de partes mecânicas móveis presentes no sistema, o que reduz os custos com manutenção. “É possível ainda manter maior controle da profundidade, diâmetro e direção de perfuração”, acrescenta Braga.
Segundo o pesquisador da PUC-Rio, as primeiras propostas de utilização de lasers para perfuração de rochas e solos surgiram na década de 1970, mas apenas no final dos anos 1990 é que a tecnologia começou a se tornar viável. Foi quando surgiram os lasers de alta potência, desenvolvidos para o programa Strategic Defense Initiative, mais conhecido como Guerra nas Estrelas, concebido nos Estados Unidos nos anos 1980. No final da década de 1990 novos desenvolvimentos na área de fotônica começaram a tornar possível a utilização de lasers para perfuração fora dos laboratórios. As informações são do website da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).
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