Si bien a menudo hablamos de la importancia de mantener la contaminación fuera de los componentes de movimiento lineal, como las guías lineales y los tornillos, cuando estos sistemas se utilizan en una sala limpia, el objetivo es justo el opuesto: evitar que estos componentes introduzcan contaminación en el ambiente.

¿Qué es exactamente una sala blanca?
Según la norma ISO 14644-1:2015, “las salas blancas y los entornos controlados asociados proporcionan el control de la contaminación del aire y, si procede, de las superficies, a niveles adecuados para llevar a cabo actividades sensibles a la contaminación”.

Las salas blancas se asocian más comúnmente con aplicaciones en las industrias de semiconductores, electrónica y dispositivos médicos, aunque otras industrias, como la aeroespacial, la farmacéutica y la de alimentos y bebidas, también utilizan entornos de salas blancas en algunas aplicaciones.

La norma ISO 14644-1 califica el nivel de “limpieza” de una sala limpia en una escala del 1 (mejor) al 9 (peor), según el número de partículas —divididas en seis rangos de tamaño— presentes en un metro cúbico de aire.

Tenga en cuenta que la norma para salas blancas mencionada anteriormente proviene de la Organización Internacional de Normalización (ISO). En algunos casos, también se menciona la norma federal estadounidense FS 209E, a pesar de que fue revocada en 2001. Las clasificaciones de la FS 209E se pueden comparar con las clasificaciones ISO, pero observe que los números de clase no coinciden. Por ejemplo, una sala blanca clasificada como clase 1 según la FS 209E se clasifica como clase 3 según la ISO 14644-1.

La fricción es el enemigo de una sala blanca.
El objetivo principal al utilizar un sistema de movimiento lineal en una sala blanca es minimizar la generación de partículas. Sin embargo, los componentes de movimiento lineal se basan en movimientos de deslizamiento o rodadura, que inevitablemente producen partículas debido a la fricción y el desgaste entre superficies. Por lo tanto, uno de los aspectos clave debe ser reducir la fricción al máximo.

Esto significa optar por el contacto rodante en lugar del deslizante, lo que convierte a los rodamientos lineales de bolas y a los husillos de bolas en una mejor opción que los cojinetes lisos y los husillos de bolas para la mayoría de las aplicaciones en salas blancas.

Sin embargo, los sellos estándar de contacto total en rodamientos lineales de bolas y husillos de bolas presentan contacto deslizante con la guía o el eje del husillo, por lo que se prefieren los sellos de baja fricción o sin contacto a los diseños de contacto total. Recientemente, algunos fabricantes han realizado pruebas de conteo de partículas que demuestran cómo los espaciadores o cadenas de bolas —que separan las bolas y evitan que colisionen entre sí al recircular por el rodamiento— pueden reducir la generación de partículas en guías de riel perfiladas y husillos de bolas.

La lubricación es a la vez amiga y enemiga.
La lubricación es útil no solo para reducir la fricción y asegurar un funcionamiento adecuado, sino también para retener algunas de las partículas generadas por un cojinete lineal o un tornillo, evitando así su liberación al ambiente. Sin embargo, el propio lubricante puede ser una fuente de contaminación si se libera a la atmósfera. Esto resulta especialmente problemático con los husillos de bolas, que pueden expulsar lubricante al girar.

Los sellos ayudan a mantener la lubricación dentro del rodamiento lineal o la tuerca de bolas, pero los de baja fricción y sin contacto —si bien son ideales porque no generan partículas significativas— pueden permitir que parte del lubricante se filtre y se libere. Por ello, muchas aplicaciones en salas blancas requieren un lubricante homologado para salas blancas. Estas formulaciones especiales no contienen (o contienen menos) aditivos que incluyan partículas sólidas, como aluminio, sílice y PTFE.

Los materiales aptos para salas blancas son imprescindibles.
Los materiales preferidos para entornos de salas blancas son el acero inoxidable y el PVC, pero el aluminio y el acero al carbono son los materiales principales utilizados en componentes de movimiento lineal. Sin embargo, existen métodos para que el aluminio y el acero al carbono estándar cumplan con las normativas de salas blancas.

El anodizado del aluminio, por ejemplo, le confiere una buena resistencia a la corrosión. Y los componentes de acero al carbono pueden tratarse con un recubrimiento protector compatible con salas blancas, como cromo negro o níquel, para evitar la oxidación.

Existe una amplia gama de guías y tornillos en miniatura disponibles en acero inoxidable, lo que los convierte en una excelente opción para aplicaciones en salas blancas con carreras más cortas y cargas ligeras. Además, las versiones en miniatura suelen ofrecerse con juntas de baja fricción y baja precarga como opciones estándar, por lo que la generación de partículas es inherentemente menor que la de sus homólogos de tamaño normal.

Además, tenga en cuenta que los elementos de fijación suelen estar recubiertos con un acabado de óxido negro, que desprende una gran cantidad de partículas, incluso aunque estos componentes sean estáticos. Para aplicaciones en salas blancas, se recomienda utilizar tornillería de acero inoxidable siempre que sea posible.

Sistemas con contacto y fricción reducidos

Una forma de eliminar o reducir muchos de los problemas mencionados anteriormente es utilizar componentes y sistemas de movimiento lineal que sean inherentemente «limpios». Entre ellos se incluyen cojinetes de aire para el guiado y motores lineales para el accionamiento. Ambos sistemas eliminan el contacto deslizante o rodante, por lo que prácticamente no tienen fricción ni generan partículas.

Por ejemplo, una plataforma de motor lineal con guías de cojinetes de aire —en teoría— no tiene fricción y, por lo tanto, no genera partículas. Sin embargo, en la práctica, la gestión del cableado sigue siendo un problema, ya que el movimiento de los cables y los portacables puede generar partículas. Esto se puede solucionar utilizando cables y sistemas de gestión de cables diseñados específicamente para salas blancas.

Un ejemplo claro: algunos fabricantes de cables ofrecen productos con recubrimientos especiales de baja fricción para minimizar la generación de partículas, y algunos fabricantes de guías portacables ofrecen sistemas que reducen el desgaste entre secciones de cadena mediante el uso de juntas resistentes a la abrasión. Para cables de menor longitud, los cables planos autoportantes sin guía pueden incluso eliminar la necesidad de una guía o transportador.