La minería subterránea abarca tres entornos con requisitos radicalmente distintos: minería de carbón con gas grisú y ATEX Zona 1, minería de metales (cobre, oro, plata) con humedad extrema y roca fracturada, y minería de potasa con sal, agua y presión geostática. El denominador común es que si el lubricante produce fuego o humo tóxico en un túnel, las consecuencias son catastróficas. Esta guía técnica cubre los fluidos HF-C/D para longwall de carbón, el control de LFAS, los aceites para jumbos Sandvik y Atlas Copco, los fluidos para LHD Cat y Sandvik, y los requisitos ATEX de la Directiva 2014/34/UE.
Fluidos hidráulicos resistentes al fuego (HF) — clasificación ISO 12922
El longwall de carbón opera en el frente de explotación, donde el gas grisú (metano) procedente de la veta se libera durante el corte. La concentración de metano en el frente puede alcanzar el 1–5% en volumen — el rango explosivo del metano es 5–15%. Los equipos hidráulicos del frente (shields, shearer) no pueden usar aceite mineral: la ISO 12922 define cuatro clases de fluido hidráulico resistente al fuego para este entorno.
| Clase | Tipo | Contenido | Nota técnica clave |
|---|---|---|---|
| HF-A | Emulsión agua en aceite | 95% agua | La más extendida en longwall. Bajo coste. Requiere control de concentración estricto. |
| HF-B | Solución agua + glicol | 70–90% agua | Solución de glicol y agua. Buena protección anticorrosiva. Sin separación de fases. |
| HF-C | Emulsión concentrada aceite en agua | >20% aceite | Más viscosa que HF-A. Ignífuga pero no extinguidora. La más común en shield hidráulico moderno. |
| HF-D | Éster de fosfato sintético | Sin agua | Mayor rendimiento y estabilidad térmica. Atención: puede ser tóxico — requiere detección ambiental en túnel. |
HF-C es ignífugo — no es extinguidor
Un error conceptual frecuente: el fluido HF-C (emulsión concentrada aceite en agua) resiste la ignición en los ensayos de la norma ISO 12922, pero no extingue el fuego como el agua pura. Si el fluido se pulveriza a alta presión sobre una llama activa (rotura de manguera cerca de una chispa), la emulsión puede arder. La diferencia con el aceite mineral es que necesita mayor energía de ignición y tiene menor tasa de propagación — no que sea incombustible.
HF-D (éster de fosfato): alto rendimiento, toxicidad a vigilar
Los fluidos HF-D basados en éster de fosfato tienen el mejor comportamiento de resistencia al fuego (punto de autoignición >500 °C) y mayor estabilidad hidrolítica que las emulsiones. Son los preferidos en equipos de alto rendimiento como los shearers de última generación. Sin embargo, los ésteres de fosfato pueden liberar productos de degradación tóxicos (fosfatos ácidos) en caso de calentamiento excesivo. En túneles, esto requiere detectores de compuestos orgánicos volátiles en el ambiente de trabajo y formación específica del personal.
Sistemas de soporte de techo (shields/chocks): control de LFAS cada turno
Los shields hidráulicos de longwall son la columna vertebral de la seguridad en la explotación de carbón por hundimiento controlado. Cada shield tiene entre 2 y 6 cilindros hidráulicos de doble efecto que sostienen el techo de la galería mientras el shearer avanza. La gestión del fluido LFAS (Longwall Face Aqueous Solution) en estos sistemas es tan crítica como la gestión del combustible en los motores: un error en la concentración puede costar el techo de la galería.
Presiones de trabajo 350–450 bar en shield hidráulico
Los sostenedores de techo (shields/chocks) en longwall de carbón trabajan a 350–450 bar para sostener el techo de la galería durante el avance del tambor de corte. A estas presiones, la emulsión HF-A o HF-C debe mantener película hidráulica estable y proteger los cilindros de acero frente a corrosión. La dilución incorrecta es la causa más frecuente de fallo: por debajo del 3% de concentrado, el agua libre ataca el acero en horas.
LFAS: solución de glicol al 3–5% con biocida y anticorrosivo
El Longwall Face Aqueous Solution (LFAS) es la denominación del fluido de sostenimiento de techo en longwall. Concentración de glicol: 3–5% (medición por refractómetro cada turno). Aditivos obligatorios: anticorrosivo de amina para proteger los cilindros de acero y biocida para evitar el crecimiento bacteriano en el depósito. El biocida debe renovarse cada 500 horas o cuando el recuento bacteriano supere 10³ UFC/ml.
pH 8–9 obligatorio: por debajo de 7,5 el glicol degrada el acero
El pH del LFAS es el parámetro de control más crítico. Por encima de 9, el fluido ataca las juntas de elastómero. Por debajo de 7,5, el glicol degrado genera ácidos que corroen el acero de los cilindros. Medición con papel reactivo calibrado en cada turno. Si el pH baja de 8, añadir corrector alcalino antes de continuar la operación.
Filtro de 25 µm para válvulas de control de sostenimiento
Las válvulas de control de los shields tienen tolerancias de 5–10 µm. La contaminación de partículas por encima de 25 µm provoca desgaste acelerado y bloqueo de válvula. Filtro de retorno de 25 µm con indicador de colmatación. En ambiente de polvo de carbón, el intervalo de cambio de filtro es 500–1.000 horas — verificar diferencial de presión en cada turno.
Protocolo de control LFAS por turno
Medición de concentración con refractómetro: 3–5% glicol. Intervalo de reposición de concentrado: 250–500 h según análisis
Medición de pH con papel reactivo calibrado: rango obligatorio 8–9. Acción correctora inmediata si pH baja de 8
Inspección visual del fluido: sin espuma excesiva ni turbidez anormal (señal de contaminación bacteriana)
Verificación diferencial de presión del filtro de 25 µm: cambio de cartucho si el diferencial supera el límite del fabricante
Recuento bacteriano mensual: reemplazar biocida si supera 10³ UFC/ml
Tambor de corte y transporte (shearer y AFC/BSL): lubricación en ambiente de carbón y agua
El shearer (cortadora de tambor) es la máquina de corte del carbón en longwall. El AFC (Armoured Face Conveyor) transporta el carbón cortado desde el frente hasta el BSL (Beam Stage Loader) que lo eleva a la galería principal. Los tres equipos operan sumergidos en polvo de carbón, agua de pulverización (dust suppression) y fragmentos de roca — el entorno más agresivo para cualquier lubricante.
| Sistema | Lubricante | Intervalo | Nota técnica |
|---|---|---|---|
| Circuito hidráulico del tambor de corte (shearer drum) | HF-C o HF-D | Control concentración por turno | Motores de tracción sumergidos en fluido HF — la ignifugidad es obligatoria |
| Articulaciones de eslabón de cadena AFC/BSL | Grasa NLGI 0–1 EP resistente al agua y carbón | 100–200 h (degradación rápida por agua y polvo) | Consistencia blanda para penetración automática en eslabones en movimiento |
| Rueda dentada (sprocket) del AFC | Aceite de engranaje EP VG 220 | 2.000–4.000 h | Ambiente muy agresivo — verificar contenido de agua en análisis cada 1.000 h |
| BSL (Beam Stage Loader) — articulaciones y sprocket | Igual que AFC | 100–200 h en puntos de cadena | Misma agresividad ambiental que AFC — no extender intervalos |
Grasa NLGI 0–1 EP: intervalo de 100–200 h en AFC/BSL
El agua de pulverización y el polvo de carbón degradan la grasa de los eslabones de cadena del AFC en 100–200 horas — un tercio del intervalo habitual en maquinaria de construcción. La grasa debe ser de consistencia blanda (NLGI 0 o 1) para penetrar en las articulaciones de los eslabones en movimiento. La grasa NLGI 2 no penetra: los eslabones quedan sin lubricación en los primeros 50 h de operación.
Jumbo de perforación (Sandvik DL421, Atlas Copco Boomer): cuatro circuitos, cuatro aceites
El jumbo de perforación es la maquinaria más sofisticada en minería subterránea de metales. Su función es perforar los barrenos para la voladura que avanza la galería. Tiene cuatro sistemas hidráulicos distintos: el sistema general de posicionamiento del brazo, el sistema de percusión del drifter, el sistema de propulsión por orugas y la lubricación de las articulaciones del brazo. Cada uno requiere un lubricante diferente.
Sistema hidráulico: HLP VG 46 en galería seca / HFDU en zonas acuíferas
El Sandvik DL421 y el Atlas Copco Boomer utilizan un sistema hidráulico de alta presión para el posicionamiento del brazo (boom) y la percusión. En galerías secas, aceite hidráulico HLP VG 46 según DIN 51524-2. En zonas acuíferas (galerías en roca fracturada con agua freática), el fluido debe ser HFDU (Hydraulic Fluid Detergent Universal) biodegradable, con biodegradabilidad OECD 301B superior al 60%, para evitar contaminación del acuífero en caso de derrame.
Sistema de percusión: aceite HLPD VG 46 con aditivos anticavitación
El martillo perforador (drifter) genera un ciclo de impacto de hasta 80 Hz. Los picos de presión y depresión en el aceite de percusión crean cavitación en válvulas y distribuidores si el aceite no contiene aditivos anticavitación específicos (HLPD). El aceite de percusión no es intercambiable con el aceite hidráulico general de la máquina — son dos circuitos separados con distintos aditivos. Error frecuente en campo: rellenar el circuito de percusión con aceite hidráulico general.
Sistema de propulsión por orugas: HV VG 46
Las orugas de propulsión del jumbo utilizan el mismo tipo de aceite hidráulico que la maquinaria de construcción: HV VG 46 según DIN 51524-3 (mejorado para índice de viscosidad elevado). En zonas acuíferas, sustituir también por HFDU biodegradable. Los motores de oruga son de desplazamiento fijo — no hay variador hidrostático de velocidad, solo control on/off.
Rodamientos del brazo: grasa NLGI 2 EP con resistencia al agua
Los pasadores y articulaciones del brazo (boom) del jumbo trabajan con movimiento lento y alta carga — condiciones de rodadura EHD marginal que exigen grasa con aditivos EP (extreme pressure). La humedad del túnel y el agua de la perforación degradan la grasa en 200–500 horas. Grasa NLGI 2 EP de litio complejo o Ca-sulfonato con resistencia al lavado por agua (ASTM D1264 {'<'}10%).
HFDU biodegradable — umbral OECD 301B >60%: la biodegradabilidad OECD 301B mide la degradación del fluido por microorganismos en 28 días. Un fluido con >60% de degradación se clasifica como fácilmente biodegradable. Este requisito es obligatorio en zonas de recarga de acuífero en muchas comunidades autónomas españolas y en toda la legislación minera escandinava. El fluido HFDU estándar de los fabricantes (Sandvik MineHydra, Atlas Copco HydroFlo) cumple OECD 301B >80%.
Vehículos subterráneos LHD y dumper (Sandvik LH517, Caterpillar R1700): TO-4 y CK-4 Low-SAPS
Los LHD (Load Haul Dump) son las excavadoras/cargadoras articuladas que recogen el mineral volado y lo cargan en los dumpers subterráneos. El Sandvik LH517 y el Caterpillar R1700 son los modelos más comunes en minería de cobre y oro en Europa. Operan en galerías angostas con rampa, lo que hace que los frenos en descenso sean el sistema más crítico desde el punto de vista de seguridad.
Aceite hidráulico HFDU biodegradable en zonas acuíferas
Los LHD (Load Haul Dump) y dumpers subterráneos como el Sandvik LH517 o el Caterpillar R1700 operan en galerías con riesgo de contaminación de acuíferos. En estas zonas, el aceite hidráulico debe ser HFDU biodegradable (OECD 301B {'>'}60%) para cumplir con la legislación minera europea y minimizar el impacto en caso de rotura de manguera hidráulica — un evento frecuente en el ambiente abrasivo de la galería.
Sistema de transmisión: fluido TO-4 (frenos húmedos, diferencial y transmisión)
Los LHD utilizan una transmisión automática con frenos húmedos integrados — un único fluido TO-4 lubrica simultáneamente la caja de cambios, el diferencial y los frenos de disco húmedos. El TO-4 (Transmission Oil 4, especificación Caterpillar) tiene coeficiente de fricción controlado para frenos húmedos: ni demasiado alto (judder) ni demasiado bajo (deslizamiento). No sustituir por ATF ni por aceite de engranaje — el resultado es fallo de frenos en descenso de rampa.
Motor diesel Tier 4 / Stage V: CK-4 Low-SAPS + DPF activo
La normativa europea Stage V obliga a equipos nuevos en minería subterránea a disponer de filtro de partículas diesel (DPF) activo para reducir las emisiones de partículas en el túnel sin ventilación. El aceite de motor debe ser CK-4 Low-SAPS (bajo contenido en Sulfato, Ceniza y Fósforo) para evitar la obstrucción del DPF por depósito de ceniza. SAE 15W-40 CK-4 Low-SAPS o equivalente aprobado por el fabricante del motor (MTU, Volvo Penta, Caterpillar C7.1).
Intervalos de mantenimiento: ambiente subterráneo muy agresivo
El polvo de roca, el agua de la galería y las partículas de carbón o mineral contaminan los aceites en tiempos muy cortos. El intervalo de cambio de aceite hidráulico en LHD subterráneo es 1.000–2.000 horas frente a las 4.000–6.000 horas de maquinaria de construcción en superficie. El aceite de motor: 250–500 horas según análisis. Sin análisis de aceite en servicio (AES), los intervalos deben ser los mínimos del fabricante.
Hidráulico (zona acuífera)
HFDU VG 46
OECD 301B >60%
Transmisión + frenos húmedos
TO-4 SAE 10W
Especificación Cat
Motor diesel Stage V
CK-4 Low-SAPS 15W-40
DPF activo obligatorio
Equipos de ventilación subterránea: grasa de poliurea y resistencia a la condensación
Los ventiladores auxiliares de túnel (auxiliary fans, jet fans) son la infraestructura de seguridad de la galería: mantienen la concentración de gas grisú y de diesel particulado por debajo de los límites de explosión e intoxicación. Un ventilador parado por fallo de rodamiento no es un problema de producción — es una evacuación.
Rodamientos de ventilador a 80–100 °C de operación
Los motores eléctricos de los ventiladores auxiliares de túnel (auxiliary fans, jet fans) disipan calor a través del carcasa: la temperatura de operación del rodamiento es 80–100 °C a carga nominal. A esta temperatura, la grasa de litio simple pierde consistencia y se separa del espesante. Grasa obligatoria: NLGI 2 de poliurea o litio complejo con temperatura de goteo superior a 220 °C.
Grasa de poliurea NLGI 2: intervalo 2.000–4.000 h
La grasa de poliurea tiene menor tendencia al oil bleed a temperatura elevada que la grasa de litio, lo que la hace preferida para rodamientos de motores eléctricos en ciclo continuo. Intervalo de relubricación: 2.000–4.000 horas según temperatura de operación. En túneles con temperatura ambiente elevada (por encima de 30 °C), reducir el intervalo en un 40%.
Condensación en invierno: resistencia al agua obligatoria
Las galerías subterráneas con entrada de aire exterior en invierno generan condensación intensa en las superficies metálicas. La grasa del rodamiento de ventilador debe tener resistencia al lavado por agua (ASTM D1264 {'<'}10%) para no ser desplazada de la pista del rodamiento por el agua de condensación. Una grasa con alta resistencia al agua en estas condiciones tiene el doble de vida útil que una grasa de litio simple estándar.
Rodamiento sellado: no relubricar en campo — riesgo de sobregrasa
Los ventiladores de menor potencia (hasta 15 kW) utilizan rodamientos sellados (2RS) que no tienen punto de relubricación accesible. Intentar forzar grasa a través del sello daña el sello e introduce contaminación. El mantenimiento es por reemplazo del rodamiento al alcanzar las horas de vida calculadas, no por relubricación.
Tuneladoras (TBM) en minería: main bearing con Ca-sulfonato y HF-E para cilindros de empuje
Las TBM en minería subterránea se utilizan para el desarrollo de infraestructura: pozos de acceso (shafts), galerías de producción y ore passes. A diferencia de la perforación con jumbo y voladura, la TBM avanza de forma continua y genera menos vibración y polvo fino. Sin embargo, el main bearing y los cilindros de empuje son los puntos de lubricación más críticos de toda la operación minera.
Main bearing grease: Ca-sulfonato complejo NLGI 2, carga inicial 500–2.000 kg
El rodamiento principal de la tuneladora (main bearing) soporta la carga axial y radial del cabezal de corte. Es el rodamiento más crítico de toda la máquina: un fallo implica la parada total de la TBM y la extracción del equipo, con un coste de parada de 50.000–200.000 €/día. La grasa de Ca-sulfonato complejo NLGI 2 tiene la mejor resistencia a la contaminación por agua y barro, y la mayor carga admisible por su estructura cristalina de calcita.
HF-E para cilindros de empuje en zona acuífera (ISO 12922)
Los cilindros de empuje (thrust jacks) de la TBM trabajan a 350–500 bar. En túneles bajo capa freática o en minería bajo zonas de acuífero protegido, el fluido hidráulico de los cilindros de empuje debe ser HF-E (éster vegetal ignífugo y biodegradable), clasificación ISO 12922. El HF-E combina la ignifugidad del fluido HF con la biodegradabilidad de los ésteres vegetales — un requerimiento cada vez más frecuente en permisos mineros.
Sistema centralizado Lincoln/SKF: 50–100 kg/día de grasa para TBM de 5–7 m
Las TBMs de 5–7 metros de diámetro consumen 50–100 kg/día de grasa a través de los sistemas de lubricación centralizada (Lincoln, SKF). El suministro de grasa se realiza en envases de 180 kg (bidón) o en sistemas de transferencia directa desde contenedor de 500 kg con bomba neumática. La trazabilidad de lote es obligatoria: cada bidón o contenedor debe registrarse con número de lote, fecha de aplicación y punto de consumo en el libro de mantenimiento de la TBM.
Grasa de segmento de túnel: aplicación a las dovelas de revestimiento
Algunos sistemas de TBM aplican grasa sobre las juntas de los segmentos de hormigón (dovelas) para facilitar el deslizamiento durante la instalación y garantizar el sellado. Esta grasa es diferente de la grasa del main bearing: debe ser compatible con el hormigón (sin ataque al cemento) y con la junta de EPDM de los segmentos. Grasa de silicona en pasta para juntas de dovela — única aplicación de silicona aceptada en entorno subterráneo.
Por qué Ca-sulfonato complejo para el main bearing de TBM
El Ca-sulfonato complejo forma una estructura cristalina de calcita en el espesante que le confiere una resistencia al lavado por agua (ASTM D1264) inferior al 1% — la mejor entre todos los espesantes de grasa. En un entorno de roca fracturada con agua bajo presión, esta propiedad es decisiva: la grasa de litio complejo estándar puede ser desplazada del rodamiento por el agua antes de alcanzar las 500 horas de operación. El Ca-sulfonato complejo permanece adherido a la pista incluso en presencia de agua a presión.
¿Necesitas fluidos HF-C/D, LFAS concentrado o grasas ATEX para minería subterránea?
En FILLCORE INDUSTRIAL envasamos fluidos HF-C/D según ISO 12922, LFAS concentrado, aceites HFDU biodegradables y grasas de Ca-sulfonato para TBM con CoA de resistencia al fuego y trazabilidad de lote. Formatos desde bidones de 20 L hasta IBC de 1.000 L.
ATEX y normativa de seguridad en minería subterránea: Directiva 2014/34/UE
La Directiva ATEX 2014/34/UE clasifica los equipos para atmósferas potencialmente explosivas en dos categorías para uso en minería subterránea. El lubricante que se use en un equipo de categoría M1 o M2 debe ser compatible con la clasificación del equipo: no basta con que el equipo esté certificado ATEX si el lubricante no cumple los requisitos de resistencia al fuego de la norma.
Zona con atmósfera explosiva frecuente o continua
Ejemplos: Frente de carbón durante corte, interior del tambor shearer
Lubricante requerido: HF-C o HF-D. Resistencia al fuego certificada.
Zona con atmósfera explosiva posible en operación normal
Ejemplos: Galería de longwall, zona de cargadero de carbón
Lubricante requerido: HF-A, HF-B, HF-C. Punto de inflamación aprobado.
Ensayos de resistencia al fuego ISO 12922 para fluidos HF-C/D
Ensayo de llama de tubo caliente (hot tube ignition test): el fluido no debe inflamarse al contacto con una superficie a 300–400 °C
Ensayo de chispa eléctrica (spray ignition test): nebulización del fluido sobre arco eléctrico — sin propagación de llama
Ensayo de resistividad eléctrica: 10⁸–10¹⁰ Ω·cm para lubricantes en cintas transportadoras y equipos Zona 1 (antiestático)
Punto de inflamación ISO 12922: HF-C/D deben superar los valores mínimos de la norma para la clase declarada
Ensayo de contenido de agua: pérdida de agua por evaporación — crítico para HF-A (95% agua) en ambiente caliente
Antiestático: 10⁸–10¹⁰ Ω·cm para cintas y lubricantes en Zona 1
Las cintas transportadoras de carbón son una fuente de electricidad estática. El lubricante de los rodillos de la cinta debe tener resistividad eléctrica en el rango antiestático (10⁸–10¹⁰ Ω·cm). Por debajo de 10⁸ Ω·cm, el lubricante conduce y puede generar cortocircuito. Por encima de 10¹⁰ Ω·cm, acumula carga estática y puede generar chispa de descarga en atmósfera de gas grisú. El certificado ATEX del lubricante debe incluir el valor de resistividad eléctrica medido según IEC 60079-0.
Resumen: lubricante correcto por equipo en minería subterránea
| Equipo | Lubricante correcto | Especificación clave | Error crítico |
|---|---|---|---|
| Shields hidráulicos longwall | LFAS HF-A o HF-C concentrado | pH 8–9 · 3–5% · filtro 25 µm | pH por debajo de 7,5 — degrada el acero |
| Shearer drum (circuito hidráulico) | HF-C o HF-D según ISO 12922 | Ignífugo certificado ATEX Zona M1 | Aceite mineral (riesgo de explosión con metano) |
| Articulaciones AFC/BSL (cadena) | Grasa NLGI 0–1 EP resistente al agua | Intervalo 100–200 h — degradación rápida | Grasa NLGI 2 (no penetra en eslabones en movimiento) |
| Jumbo Sandvik/Atlas Copco — percusión | Aceite HLPD VG 46 (anticavitación) | Circuito separado del sistema hidráulico general | Rellenar con HLP general (sin aditivos anticavitación) |
| LHD — transmisión + frenos | TO-4 SAE 10W | Coef. de fricción controlado para frenos húmedos | ATF o aceite de engranaje (fallo de frenos en rampa) |
| LHD — motor diesel Stage V | CK-4 Low-SAPS SAE 15W-40 | Bajo SAPS para DPF activo obligatorio | CK-4 estándar con alto SAPS (obstruye DPF) |
| Ventiladores auxiliares de túnel | Grasa poliurea NLGI 2 resistente al agua | Tmax 220 °C · intervalo 2.000–4.000 h | Grasa de litio simple (pierde consistencia a 80–100 °C) |
| TBM — main bearing | Ca-sulfonato complejo NLGI 2 | Resistencia al agua ASTM D1264 <1% · 500–2.000 kg inicial | Litio complejo estándar (desplazado por agua a presión) |
Conclusión: el lubricante es parte de la seguridad minera
En minería subterránea, el lubricante no es solo un consumible de mantenimiento. El fluido HF-C en los shields es el componente que evita que una chispa del shearer en atmósfera de gas grisú derive en una explosión que colapsa la galería. El LFAS con pH 8–9 es el que mantiene los cilindros de sostenimiento en condiciones de soportar 450 bar durante el avance del frente. La grasa de Ca-sulfonato complejo en el main bearing de la TBM es la que garantiza que la tuneladora no quede atrapada bajo tierra por un fallo de rodamiento.
La confusión entre fluidos, la extensión de intervalos de mantenimiento en ambientes que degradan el lubricante en un tercio del tiempo habitual, o el uso de aceite mineral en equipos hidráulicos de Zona M1 son errores cuyas consecuencias no se miden en tiempo de parada sino en vidas humanas. La trazabilidad de lote, el CoA de resistencia al fuego y la documentación del control de pH en cada turno no son burocracia — son la evidencia de que la seguridad se gestiona de forma activa.
En FILLCORE INDUSTRIAL envasamos fluidos HF-C/D certificados ISO 12922, LFAS concentrado con biocida, aceites HFDU biodegradables y grasas de Ca-sulfonato complejo para TBM con CoA de resistencia al fuego y trazabilidad completa de lote. Cada unidad envasada para minería subterránea incluye los ensayos de la norma y el número de lote del aceite base.