{"id":1713,"date":"2026-05-04T15:04:59","date_gmt":"2026-05-04T18:04:59","guid":{"rendered":"https:\/\/golin.dev.br\/site\/?p=1713"},"modified":"2026-05-05T07:41:48","modified_gmt":"2026-05-05T10:41:48","slug":"termodinamica-do-desmonte-de-rochas-parte-1","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/golin.dev.br\/site\/2026\/05\/04\/termodinamica-do-desmonte-de-rochas-parte-1\/","title":{"rendered":"Termodin\u00e2mica do desmonte de rochas – Parte 1"},"content":{"rendered":"\n

Se voc\u00ea prestar aten\u00e7\u00e3o o desmonte de rocha \u00e9 fundamentado no gerenciamento da energia de liga\u00e7\u00e3o de um \u00e1tomo de nitrog\u00eanio. O Nitrato de Amonia, se me lembro bem, libera a energia de suas liga\u00e7\u00e3o covalentes dos ions \\( NH_4^+\\) e \\(NO_3^-\\) quando em regime de detona\u00e7\u00e3o. \u00c9 destas reconfigura\u00e7\u00f5es de liga\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas que provem toda a energia que usamos. Parte dela est\u00e1 associada \u00e0 fragmenta\u00e7\u00e3o e acelera\u00e7\u00e3o do material desmontrado. Abrir fraturas consome (muita) energia. Parte do trabalho \u00e9 gasto na oscila\u00e7\u00e3o do material circundante, causada pela passagem de perturba\u00e7\u00f5es: ondas P, S, Love, Rayleigh, Lamb e Stoneley s\u00e3o alguns exemplos. Ainda existe a parcela que \u00e9 transformada em calor, grande parte atrav\u00e9s das for\u00e7as viscosas atreladas ao atrito interno do material, que transformam parte da energia coerente de uma oscila\u00e7\u00e3o em energia irrecuper\u00e1vel, e nesta parte somos cumplices do aumento da enrtropia do universo, fornecendo, inexoravelmente, nossa contribui\u00e7\u00e3o.
O uso da termodin\u00e2mica para entender e, por conseguinte, aplicar o conhecimento da an\u00e1lise da energia entregue ao meio por uma coluna de explosivos \u00e9 fundamental. \u00c9 deste primeiro conjunto de conceitos f\u00edsicos que nascem, acreditem, todas as teorias de fragmenta\u00e7\u00e3o, flyrock, formato de pilha, vibra\u00e7\u00f5es, sobrepress\u00e3o ac\u00fasitica, temporiza\u00e7\u00e3o \u00f3tima e disposi\u00e7\u00e3o espacial \u00f3tima (malha de perfura\u00e7\u00e3o). Sem entender como a energia \u00e9 entregue ao meio \u00e9 imposs\u00edvel prever sua rea\u00e7\u00e3o. Seja na an\u00e1lise da solicita\u00e7\u00e3o do meio em regime de choque \u00e0 media\u00e7\u00e3o entre press\u00e3o de detona\u00e7\u00e3o e velocidade de part\u00edcula feita pelas imped\u00e2ncias dos meios, a termodin\u00e2mica est\u00e1 presente como fornecedora de modelos f\u00edsicos.
A compreens\u00e3o dos conceitos apresentados neste pequeno texto pode te dar um combust\u00edvel enorme para otimizar a sua produ\u00e7\u00e3o. Pode ser pelo caminho da an\u00e1lise exerg\u00e9tica de toda a sua cadeia produtiva: desmonte->carga->transporte->britagem(moagem)->beneficiamento, ou apenas no processo do desmonte, entender como a energia se transforma e os limites de sua disponibilidade para trabalho \u00fatil \u00e9, no final de tudo, o que importa.<\/p>\n\n\n\n

Muitos textos cl\u00e1ssicos introduzem este assunto com o uso da analogia de um pist\u00e3o comprimindo um meio gasoso. Acredito que esta abordagem \u00e9 emprestada do estudo de escoamentos compressivos e regimes de choque. Os livrros Rock Blasting and Explosives Engineering<\/a><\/em>, Physics of Shock Waves and High-Temperature Hydrodynamic Phenomena<\/a><\/em> e Detonation: Theory and Experiment <\/a><\/em>s\u00e3o alguns que conhe\u00e7o que usam a analogia do pist\u00e3o. O indispens\u00e1vel livro de Paul W. Cooper, Explosives Engineering,<\/a><\/em> j\u00e1 tem uma abordagem mais, digamos, contundente, deduzindo as equa\u00e7\u00f5es de salto de Rankine-Hugoniot<\/a><\/em>, que \u00e9 nosso objetivo principal aqui, de uma maneira mais direta, sem tanto apelo a simplifica\u00e7\u00f5es. Acho que para nosso prop\u00f3sito um meio termo \u00e9 justo. Nem come\u00e7ar pelo uso de uma escalada de met\u00e1foras nem por uma abordagem puramente f\u00edsica e demasiada densa em formalismo matem\u00e1tico. Mas mesmo assim, para compreender grande parte dos conceitos apresentados neste texto voc\u00ea deve ter um conhecimento suficiente de conceitos relativos a termodin\u00e2mica b\u00e1sica.
Observe a figura abaixo, uma coluna de explosivo em um furo. Coisa do dia-a-dia para n\u00f3s. Acho que \u00e9 mais f\u00e1cil come\u00e7ar direto deste ponto. Tudo o que est\u00e1 em verde representa o material explosivo. A linha vermelha mostra o ponto de inicia\u00e7\u00e3o da massa.<\/p>\n\n\n\n

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Verde: material explosivo
Faixa vermelha: ponto de inicia\u00e7\u00e3o<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

O que acontece quando voc\u00ea inicia o furo \u00e9 mais ou menos isso que mostra a anima\u00e7\u00e3o abaixo, considerando um sistema idealizado.<\/p>\n\n\n\n

Sistema fechado e isolado<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Existem apenas tr\u00eas maneiras da energia cruzar as fronteiras de um sistema: por fluxo de massa, calor e trabalho. Depois de iniciada a massa explosiva, a energia pode ser entregue ao maci\u00e7o apenas atrav\u00e9s destas tre\u015d maneiras. Uma delas \u00e9 totalmente in\u00fatil \u00e0 fragmenta\u00e7\u00e3o: o calor. O fluxo de massa carregando energia para fora do volume de controle pode n\u00e3o ser uma coisa positiva, quando, por exemplo, os gases escapam por uma ou mais fraturas pr\u00e9-existentes, levando consigo parte da energia que poderia ser aproveitada na fragmenta\u00e7\u00e3o. J\u00e1 os trabalhos associados a expans\u00e3o dos gases transferindo momento ao material fragmentado ou mesmo sendo consumido na abertura de fraturas e o trabalho imposto pelo regime de choque ao meio possuem papeis distintos, mas ao mesmo tempo complementares, na fragmenta\u00e7\u00e3o e no lan\u00e7amento do material. Neste texto trataremos primeiro dos eventos imediatamente antes que a energia possa cruzar a fronteira. Isso significa que vamos analisar o potencial de energia que podemos entregar ao meio. Se, ap\u00f3s isso, essa energia ser\u00e1 convertida em trabalho \u00fatil \u00e9 outra hist\u00f3ria, mas o inicio, o cap\u00edtulo um da saga come\u00e7a na an\u00e1lise termodin\u00e2mica da detona\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

Continuando com a figura exemplo, vamos observar algumas vari\u00e1veis de estado<\/a> e adotar um sistema de coordenadas qualquer.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

A frente que se desloca com velocidade \\(\\vec{V} \\) no sentido horizontal para a esquerda \u00e9 o famos plano de Chapman-Jouguet (CJ). Recebe esse nome devido ao f\u00edsico brit\u00e2nico David Chapman e o engenheiro franc\u00eas \u00c9mile Jouguet<\/a> que no come\u00e7o do s\u00e9culo XX estudaram e descreveram a f\u00edsica da detona\u00e7\u00e3o. As vari\u00e1veis de estado mostradas na figura possuem valores antes da passagem de CJ e depois. Estas vari\u00e1veis s\u00e3o:<\/p>\n\n\n\n