Sistema de lubricación de perforación: estructura, mantenimiento y fallos

Los requisitos de lubricación de una perforadora hidráulica de roca no son homogéneos en todo el cuerpo del drifter: distintas zonas necesitan lubricantes diferentes, suministrados a distintos ritmos y mediante circuitos independientes. Tratar el sistema de lubricación como si fuera simplemente «añadir aceite aquí» pasa por alto la realidad estructural. En un drifter típico existen, como mínimo, tres zonas de lubricación diferenciadas, cada una con requisitos específicos de compuestos, modos de fallo distintos y consecuencias diferentes cuando se descuidan.

La separación entre zonas constituye el punto de partida para un programa de mantenimiento que realmente funcione. Mezclar los circuitos —por ejemplo, introducir aceite para la lubricación del vástago en el circuito hidráulico o viceversa— daña componentes de precisión en cuestión de horas. Los costes derivados son desproporcionados respecto a la simplicidad del error.

Zona 1: Circuito de percusión (hidráulico)

El pistón de percusión, la válvula inversora, el acumulador y las superficies de los respectivos cilindros se lubrican mediante el propio aceite hidráulico, concretamente mediante la película delgada que se forma en los juegos entre las superficies móviles. Esto funciona porque el aceite hidráulico tiene una viscosidad controlada, aditivos anti-desgaste y está filtrado para eliminar partículas antes de que lleguen a los juegos de los cilindros. Por lo tanto, la calidad de la lubricación en esta zona queda determinada exclusivamente por la limpieza, el grado de viscosidad y el intervalo de cambio del aceite hidráulico.

El aceite hidráulico del circuito de percusión debe mantenerse en un grado de limpieza ISO 16/14/11 o mejor. La mayoría de los sitios operan con un nivel de suciedad superior a este. Las acciones prácticas de mantenimiento son: cambiar el aceite hidráulico según el intervalo especificado por el fabricante (típicamente cada 500–1.000 horas para el aceite hidráulico del drifter, y con mayor frecuencia en entornos contaminados), sustituir el elemento del filtro antes de que alcance la condición de derivación (lo que implica cambiarlo según un programa establecido, no esperando a que aparezca una indicación visual) y extraer muestras de aceite a las 200 h y a las 500 h para su análisis de recuento de partículas. Un aumento del recuento de partículas entre ambas muestras que supere la línea base normal de desgaste indica que un componente se está degradando —habitualmente una superficie de cilindro o un juego de válvula— y requiere una investigación previa a que el aceite adquiera un aspecto lechoso o turbio.

Zona 2: Lubricación del vástago

El adaptador del vástago y sus interfaces con la guía de bronce, el mandril de rotación y las estrías de acoplamiento requieren una lubricación específica, independiente del circuito hidráulico. El aceite hidráulico que acciona el pistón no está formulado para soportar las presiones de contacto y las velocidades de deslizamiento en la interfaz vástago-estrías: carece de aditivos EP (presión extrema) y de agentes adherentes que eviten el contacto metal-metal bajo cargas combinadas de impacto y par.

Se utilizan tres métodos de lubricación en los barrenos actuales: atomización por niebla de aire (el aire comprimido transporta aceite para perforadoras rocosas en forma de niebla a través de la carcasa del vástago, consumiendo de 600 a 1200 g/h), inyección de grasa mediante un sistema dosificador (inyección automática o manual por dosis en intervalos definidos) y el sistema de lubricación circulante del vástago (CSL, por sus siglas en inglés) de Sandvik, que canaliza aceite hidráulico de retorno filtrado a través de la carcasa del vástago y de vuelta al depósito, en lugar de expulsarlo. El sistema CSL reduce el consumo de aceite para la lubricación del vástago hasta en un 70 % y elimina la gestión independiente del depósito que requieren los sistemas de niebla de aire.

Los aceites para vástagos de perforadoras de roca deben ser ISO VG 100 o equivalentes, con aditivos de alta resistencia de película y agentes adherentes. Estos compuestos mantienen una película sobre las superficies acanaladas del vástago entre cada ciclo de percusión; los aceites hidráulicos convencionales se degradan bajo la presión de contacto y se desprenden de la superficie metálica debido a la fuerza centrífuga generada por la rotación. Sustituir el aceite lubricante para vástagos por aceite hidráulico simplemente porque está disponible y el compuesto adecuado no se encuentra en el lugar provoca el agarrotamiento de los acanalados en cuestión de horas en condiciones de perforación de roca dura.

Zona 3: Motor de rotación y tren de engranajes

El motor de rotación —motor hidráulico de paletas o de engranajes— se lubrica con el aceite hidráulico del circuito de rotación. Se trata de un circuito independiente del circuito de percusión en la mayoría de los perforadores, con su propia presión de ajuste y su propia tubería de retorno. La principal acción de mantenimiento consiste en comprobar el caudal de drenaje en el orificio de drenaje del motor: un caudal de drenaje elevado (superior al valor especificado) indica desgaste interno de las juntas del motor o aumento del juego entre engranajes, lo que significa que el motor está derivando aceite en lugar de convertirlo en movimiento rotacional.

La avería de los rodamientos del motor de rotación —cuando ocurre— produce un sonido característico: un ruido metálico seco y de rozamiento en el extremo del perforador correspondiente al motor de rotación, y no en el extremo de percusión. Esto lo distingue del ruido de perforación producido durante la operación normal a alta presión. La fase diagnóstica consiste en hacer funcionar el perforador sin percusión y únicamente con rotación, escuchando atentamente el ruido de rozamiento. Los rodamientos que están fallando suelen presentar este síntoma antes de generar calor visible o derivación de aceite.

Tabla de diagnóstico de fallos de lubricación

Integración del mantenimiento: sincronización de los cambios de aceite con los cambios de juntas

El programa de mantenimiento más eficiente sincroniza los cambios de aceite, los cambios del elemento del filtro y los cambios del kit de juntas en una única intervención de servicio, en lugar de realizarlos por separado. Un cambio de aceite a las 500 horas realizado de forma independiente de la inspección de juntas a las 500 horas implica dos aperturas del circuito, dos oportunidades para la entrada de contaminantes y dos desplazamientos del equipo de mantenimiento. Al sincronizarlos se reduce el tiempo total de mantenimiento en un 30–40 %, además de eliminar el riesgo de calidad derivado de un circuito abierto que no se cierra e inmediatamente se rellena.

HOVOO suministra kits de juntas para todas las principales marcas de perforadoras en las tres zonas de lubricación: juntas de percusión, juntas de la caja de lavado y juntas del alojamiento de rotación, ya sea como kits completos o como subconjuntos específicos por zona, según los requisitos del servicio. Pedir el kit de juntas junto con el cambio programado de aceite crea las condiciones para un mantenimiento integrado, en lugar de intervenciones puntuales secuenciales. Referencias completas en hovooseal.com.