Lubricantes para Equipos de Minería y Perforación de Roca
La perforación de roca es uno de los usos más exigentes para los lubricantes: vibraciones de percusión de hasta 2 500 golpes/min, polvo abrasivo de cuarzo y granito, temperaturas extremas y condiciones de uso en entornos donde el fallo no es solo económico, sino de seguridad.
Contenidos
1. Martillos hidráulicos de percusión (hydraulic rock breakers)
Los martillos hidráulicos de percusión (Atlas Copco, Sandvik, Furukawa, Montabert) operan con fluido hidráulico como fluido de trabajo y lubricante del pistón. La frecuencia de impacto es de 400–2 500 golpes/min con energías por golpe de 200–20 000 J. Los requisitos del fluido hidráulico van más allá del ISO HM estándar:
Viscosidad a temperatura de trabajo
VG 46–68. En temperaturas extremas de frío (< –10 °C): VG 32 o VG 46 de bajo punto fluidez (< –40 °C)
Clasificación ISO
ISO HM o HV (con índice de viscosidad elevado para amplio rango de temperatura). VG 46 estándar; VG 32 para clima frío.
Filtración
ISO 16/14/11 mínimo. Los martillos de percusión tienen válvulas de control muy sensibles. Filtro de retorno 10 µm beta-10.
Anti-desgaste
Aditivos anti-desgaste zinc-DTP (ZDDP) o zinc-free de última generación. Alta resistencia a la fatiga del aceite por vibración.
⚠ Fluido biodegradable en zonas protegidas
Para trabajos de perforación cerca de cursos de agua, humedales o zonas protegidas medioambientalmente, la normativa puede exigir fluido hidráulico biodegradable (HEES — éster sintético) conforme a ISO 15380 Tipo E. Los ésteres sintéticos tienen propiedades anti-desgaste similares a los HM minerales con biodegradabilidad > 60% OECD 301B.
2. Martillos neumáticos — DTH y top hammer
Los martillos DTH (Down-The-Hole) y los martillos top hammer neumáticos usan aceite de percusión que se inyecta en el aire comprimido de alimentación (oil-mist lubrication). El aceite lubrica el pistón de percusión, las válvulas y el conjunto de sellos internos.
DTH hammer (Down-The-Hole)
Aceite de percusión específico DTH: base mineral o sintética VG 46–68, con MoS₂ o grafito coloidal para protección en paradas. Alto punto de inflamación (> 200 °C).
Dosis: Ratio de inyección: 3–8 ml/1 000 litros aire
Top hammer (martillo de cabeza)
Aceite de percusión específico VG 22–46. La viscosidad baja asegura buena atomización en el sistema oil-mist. Formulación EP para las superficies de guía del pistón.
Dosis: Ratio inyección: 5–10 ml/1 000 litros aire
Lubricación del varillaje (drill string)
Las roscas de las barras de perforación (rods) y los acoples (couplings) se lubrican con grasa de roscas de perforación (drill rod grease): grasa de base calcio o litio con grafito o MoS₂, de alta adherencia para soportar el apriete y desapriete repetitivo. Las roscas sin lubricar se agarrotan en pocas horas de uso.
3. Brocas de tricono (roller bits) y PDC
Las brocas de tricono para perforación rotatoria tienen tres conos dentados sobre rodamientos internos. Estos rodamientos trabajan en condiciones de alta carga, polvo abrasivo y a veces en contacto con agua (perforación húmeda). El lubricante interno del cono es el punto de fallo más común:
Brocas de tricono selladas (sealed bearing)
Grasa sellada de fábrica, de vida calculada para la brocha. No serviceable. El cambio de brocha incluye cambio de lubricante.
⚑ Vida típica: 50–200 horas de perforación efectiva
Brocas de tricono abiertas (open bearing)
Barro de perforación (drilling mud) o agua como lubricante externo. Rodamientos de mayor holgura, tolerantes a la contaminación.
⚑ Menor coste, menor vida. Uso en formaciones blandas
Las brocas PDC (Polycrystalline Diamond Compact) no tienen partes móviles: los insertos de diamante policristalino cortan la roca directamente. No requieren lubricación interna, pero el fluido de perforación (agua o barro) cumple función de refrigeración y limpieza de corte.
4. Carros de perforación hidráulicos (drill jumbos)
Los drill jumbos son vehículos de perforación sobre orugas con 1–3 brazos de perforación hidráulicos. Cada brazo mueve el martillo en 6 grados de libertad. Los sistemas hidráulicos son extremadamente complejos: circuito de propulsión, circuito de posicionamiento de brazos y circuito de percusión.
Circuito de percusión (martillo)
ISO HM VG 46 o HV VG 46 si T ambiente variable. Filtración 10/7 µm.
Circuito de posicionamiento brazos
ISO HM VG 46 o HVLP VG 46. Filtración 10/7 µm. Alta precisión de posición.
Circuito de propulsión (motor orugas)
ISO HM VG 46 o transmisión hidrostática VG 46. Compatible con motores de pistones axiales.
Reductores de orugas (final drives)
CLP EP VG 220 o SAE 80W-90 según fabricante del reductor planetario.
Contaminación con polvo de roca — El mayor problema
El polvo de cuarzo (SiO₂) es el abrasivo más destructivo para los sistemas hidráulicos de los jumbos. Una partícula de 20 µm de cuarzo en el aceite puede dañar una bomba de pistones en 100 horas. Cambio de filtros cada 500 h y análisis de partículas (ISO 4406 cleanliness) son obligatorios.
5. Cables de extracción, jaulas y malacates
Los cables de extracción de minas subterráneas son elementos de seguridad crítica. La lubricación del cable es obligatoria tanto para proteger los alambres individuales de la corrosión como para reducir el desgaste entre alambres y entre el cable y la polea.
- ›Grasa de cables de extracción: base asfalto bituminoso o Ca-base fluida, penetrante de alta viscosidad. Debe penetrar hasta el núcleo de la trenza para proteger los alambres interiores.
- ›Cables de máquina de extracción principal: aplicación periódica de grasa fluida con sistema de lubricación continua por rodillo impregnador o por spray.
- ›Cadenas de malacate: grasa de cadenas adhesiva NLGI 0–1 con grafito o MoS₂. Intervalo: semanal en minas activas.
- ›Rodamientos de poleas de cabeza y de pozo: grasa Ca-sulfonato NLGI 2 de alta temperatura. Re-engrase mensual. Inspección de desgaste de ranura de polea en cada cambio.
6. Tabla de selección — Lubricantes para minería y perforación
| Equipo / Punto | Lubricante | Viscosidad / NLGI | Intervalo | Nota |
|---|---|---|---|---|
| Martillo hidráulico de percusión | ISO HM o HV VG 46 filtrado 10 µm | VG 46 | 500 h + análisis | Filtración ISO 16/14/11 mínimo |
| Martillo hidráulico en zona protegida | HEES éster sintético VG 46 (biodegradable) | VG 46 | 1 000 h con análisis | ISO 15380 Tipo E; biodegradab. > 60% |
| DTH hammer (percusión neumática) | Aceite percusión DTH VG 46–68 | VG 46–68 | Consumo continuo (mist) | 3–8 ml/1000 l aire; MoS₂ recomendado |
| Top hammer neumático | Aceite percusión VG 22–46 | VG 22–46 | Consumo continuo (mist) | 5–10 ml/1000 l aire; buena atomización |
| Roscas barras perforación | Grasa roscas perforación con grafito/MoS₂ | Semisólido | Cada conexión | Evita agarrotamiento y facilita desconexión |
| Circuito hidráulico drill jumbo | ISO HM VG 46 filtrado 10/7 µm | VG 46 | 1 000 h + análisis partículas | Polvo cuarzo — cambio filtros 500 h |
| Reductores final drive orugas | CLP EP VG 220 o SAE 80W-90 | VG 220 | 2 000 h / anual | Especif. del fabricante del reductor |
| Cables extracción subterránea | Grasa penetrante cable (asfalto o Ca-base) | Fluida/semisólida | Mensual (inspección semanal) | Penetración hasta núcleo obligatoria |
| Rodamientos poleas cabeza de pozo | Grasa Ca-sulfonato NLGI 2 | NLGI 2 | Mensual | Elemento de seguridad; no escatimar |
| Cadenas malacate | Grasa cadenas adhesiva NLGI 0–1 MoS₂ | NLGI 0–1 | Semanal | Alta adhesividad para entorno húmedo-polvo |
Fallos habituales y causas de lubricación
| Fallo | Causa lubricante | Corrección |
|---|---|---|
| Martillo hidráulico de baja energía | Aceite degradado o viscosidad fuera de rango — pérdida de estanqueidad pistón | Análisis aceite; cambio si TAN > 2 o viscosidad fuera de ±20% |
| Barras de perforación que no se separan | Roscas sin grasa o con grasa incorrecta — agarrotamiento | Aplicar grasa de roscas de perforación con grafito en cada conexión |
| Cable de extracción con alambres rotos superficiales | Falta de lubricación de cables — corrosión interhilos | Aplicar grasa penetrante; inspeccionar resto del cable |
| Bomba hidráulica drill jumbo averiada en 300 h | Contaminación por polvo de cuarzo SiO₂ en aceite | Reducir intervalo de filtros a 250 h; instalar indicador visual de diferencial de presión |
| DTH con baja velocidad de penetración | Dosis de aceite de percusión incorrecta (muy baja) | Verificar y recalibrar inyector de aceite oil-mist; usar aceite correcto DTH |
Preguntas frecuentes — Lubricantes en minería y perforación
¿Puede usarse aceite hidráulico HM estándar en un martillo hidráulico de percusión?
Sí, con condiciones: ISO HM VG 46 con filtración ISO 16/14/11 o mejor. Sin embargo, los fabricantes especifican aceites con mayor resistencia a la degradación por vibración y presión de choque. Para clima frío, usar ISO HV VG 46 de bajo punto fluidez.
¿Con qué frecuencia se debe inspeccionar y lubricar un cable de extracción de mina?
Inspección visual diaria y lubricación periódica mensual con grasa penetrante según RD 863/1985 y norma ISO 4309. El número de alambres rotos por paso de cableado determina si el cable debe sustituirse.
¿Qué aceite de percusión se usa en un martillo DTH y cuál es la dosis correcta?
Aceite DTH base mineral o sintética VG 46–68 con punto de inflamación > 200 °C. Dosis: 3–8 ml por cada 1 000 litros de aire. Dosis insuficiente desgasta el martillo; exceso puede contaminar la formación.
¿Por qué es obligatorio usar fluido biodegradable en perforación cerca de agua?
La Directiva de Responsabilidad Medioambiental y la Directiva Marco del Agua establecen responsabilidad civil por contaminación. Los fluidos HEES (éster sintético) se consideran biodegradables > 60% OECD 301B y de baja ecotoxicidad.
¿Cómo se detecta contaminación por polvo de roca en el aceite hidráulico de un jumbo?
Análisis de partículas ISO 4406: código ISO > 18/16/13 indica contaminación severa. El análisis elemental detectará silicio (Si) como marcador del polvo de cuarzo. En campo: el aceite contaminado por polvo es grisáceo o arenoso al tacto.
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