¿Cómo mantener el sistema de lubricación de la perforadora? Prevenir atascos y desgaste

Las perforadoras hidráulicas de roca tienen dos sistemas de lubricación claramente diferenciados, que con frecuencia se confunden entre sí, y mantener solo uno de ellos mientras se descuida el otro es una causa habitual de fallos prematuros del drifter. El primero es el propio circuito hidráulico: el aceite a alta presión que acciona las funciones de percusión, rotación y avance también lubrica el cilindro del pistón, el bloque de válvulas y el tren de engranajes de rotación mediante los ajustes previstos y los circuitos de drenaje. El segundo es el sistema de lubricación del vástago: un circuito independiente y dedicado que suministra aceite o niebla de aceite específicamente al adaptador de vástago, al casquillo guía y a las interfaces dentadas donde entran en contacto el adaptador de vástago y el impulsor de rotación.

Las unidades de rotación sin lubricación del vástago fallan rápidamente. El contacto entre las estrías del vástago y del portaherramientas soporta simultáneamente tanto el par como las cargas de reacción por impacto a una frecuencia de 30–65 Hz. Sin una lubricación adecuada en esa interfaz, el contacto metal-metal bajo dichas cargas provoca desgaste por fretting, grietas por adherencia (galling) y, finalmente, daños en las estrías que requieren el reemplazo tanto del vástago como de los componentes del portaherramientas de rotación. Se trata de una falla evitable, pero su prevención exige comprender qué es el circuito de lubricación del vástago, dónde se suministra dicha lubricación y qué ocurre cuando dicho circuito se interrumpe.

Cómo funciona el circuito de lubricación del vástago

La mayoría de los perforadores hidráulicos suministran lubricación al vástago mediante uno de dos métodos. El enfoque tradicional utiliza aire comprimido procedente del circuito auxiliar de aire de la máquina portadora o de un pequeño compresor independiente para atomizar el aceite para perforadoras rocosas en una niebla e inyectarla en la carcasa del vástago a través de un orificio calibrado. Esta niebla de aceite recubre las superficies de las estrías y el interior del casquillo guía con una película lubricante en cada ciclo de percusión. Los sistemas de Atlas Copco/Epiroc y Sandvik han utilizado históricamente este enfoque, con un consumo de aceite para lubricación del vástago en el rango de 600–1.200 g/hora, según el modelo de perforador.

El sistema de lubricación circulante del vástago (CSL, por sus siglas en inglés) introducido por Sandvik en modelos como el RD1635CF y el HL1560T adopta un enfoque distinto: dirige aceite hidráulico filtrado procedente del circuito del motor de rotación a través de la carcasa del vástago, lubrica las interfaces y devuelve el aceite usado al sistema hidráulico para su filtración y reutilización, en lugar de desecharlo. El sistema CSL reduce el consumo de aceite para la lubricación del vástago hasta en un 70 % en comparación con los sistemas tradicionales de niebla y elimina la necesidad de un depósito independiente de aceite para el vástago en la perforadora. Además, la arquitectura de circuito cerrado impide que el aceite lubricante transporte contaminantes provenientes del agua de lavado de vuelta a la carcasa de la perforadora, lo cual sí puede ocurrir con los sistemas tradicionales de niebla cuando cambia la orientación de la perforadora.

Las consecuencias de una lubricación inadecuada del vástago

La lubricación insuficiente del vástago produce una secuencia característica de fallos. Etapa uno: aumento del par de rotación debido al incremento de la fricción entre las estrías y el accionador. Esto se manifiesta como lecturas de presión de rotación superiores a lo normal en el manómetro, lo que los operarios suelen atribuir a la dureza de la formación en lugar de a un problema de lubricación. Etapa dos: el desgaste por vibración (fretting) en las superficies de contacto de las estrías genera partículas finas de metal que migran al juego de ajuste del casquillo guía y aumentan el juego lateral del vástago, acelerando así el desgaste del manguito guía, tal como se describe por separado. Etapa tres: el agarrotamiento (galling) en la interfaz de las estrías provoca una transferencia adhesiva entre las superficies del vástago y del accionador, que posteriormente se rompe bajo la carga combinada de impacto y par, iniciando grietas en la raíz de las estrías.

La línea de tiempo desde la primera reducción de lubricación hasta el daño visible de las ranuras depende de la frecuencia de percusión y de la dureza de la formación. En granito duro, a régimen completo de percusión, este deterioro puede producirse en un lapso de 50 a 100 horas de percusión con lubricación insuficiente del vástago. En formaciones más blandas y a presión parcial de percusión, puede tardar hasta 200 horas. En cualquier caso, es significativamente más corta que la vida útil prevista del perforador.

Tasa de lubricación y especificación del aceite según el tipo de perforador

La especificación del aceite va más allá de su viscosidad. Los aceites para vástagos de perforadoras de roca requieren aditivos formadores de película que mantengan su eficacia bajo cargas de impacto: las presiones de contacto instantáneas en la interfaz de la estría durante los golpes del pistón son varios órdenes de magnitud superiores a la presión estática. El aceite hidráulico de uso general no ofrece una protección EP (presión extrema) adecuada para esta aplicación. Los aceites específicos para perforadoras de roca contienen agentes adherentes que ayudan a que la película de aceite se adhiera a las superficies metálicas entre golpe y golpe, en lugar de ser expulsada por la fuerza centrífuga durante la rotación.

El drenaje de la carcasa de rotación: el paso de mantenimiento que la mayoría de los sitios omiten

Los perforadores hidráulicos tienen un orificio de drenaje en la carcasa del motor de rotación que permite expulsar el aceite lubricante usado, la contaminación por polvo de roca y la condensación desde la zona del vástago. Si este orificio de drenaje queda obstruido —por acumulación de residuos, por una curvatura en la tubería de drenaje o simplemente porque la tubería no se vuelve a conectar tras una intervención de mantenimiento—, el lubricante usado se acumula en la carcasa. El aceite contaminado migra entonces hacia el cilindro de percusión a través del juego entre la camisa guía y el vástago, donde se mezcla con el fluido hidráulico de percusión. Esta contaminación resultante acelera simultáneamente el desgaste de las juntas de estanqueidad de percusión y de la superficie del cilindro del pistón.

Comprobar la tubería de drenaje en cada intervalo de mantenimiento —verificando el flujo, confirmando que la tubería no esté aplastada ni obstruida y asegurándose de que su extremo final quede alejado del cuerpo de la perforadora, para que el aceite pueda caer libremente— lleva menos de cinco minutos. Esto evita que la carcasa de rotación se convierta en una fuente de contaminación que dañe los componentes de percusión en el siguiente intervalo de mantenimiento.

Mantenimiento del aceite hidráulico: La otra mitad del sistema

El aceite del circuito de percusión no requiere aditivos lubricantes independientes: el propio aceite hidráulico forma la película hidrodinámica en el cilindro del pistón, las correderas del bloque de válvulas y el motor de rotación. Lo que sí necesita es limpieza. El aceite hidráulico contaminado es la causa principal del desgaste de las válvulas de percusión, la abrasión de las juntas de las fundas guía y las rayaduras en el motor de rotación. El código de limpieza ISO 16/14/11 es el objetivo para el circuito de percusión; los sistemas que funcionan con un nivel de suciedad superior a este están acelerando el desgaste de todos los ajustes de precisión del perforador simultáneamente.

Los cambios de aceite en el intervalo recomendado por el fabricante —y los cambios inmediatos tras cualquier fallo de componente que pueda haber introducido partículas metálicas— son la acción principal de mantenimiento hidráulico. HOVOO suministra kits de juntas para todos los principales modelos de barrenadoras; al programar un cambio de aceite, coordínelo con el intervalo de inspección del kit de juntas, de modo que la intrusión en el circuito para un evento de mantenimiento no requiera una intrusión adicional tres semanas después para el otro. Referencias completas de modelos en hovooseal.com.