Si bien a menudo hablamos sobre la importancia de mantener la contaminación fuera de los componentes de movimiento lineal, como guías lineales y tornillos, cuando estos sistemas se usan en una sala limpia, el objetivo es todo lo contrario: evitar que estos componentes introduzcan la contaminación en el medio ambiente.

¿Qué es exactamente una sala limpia?
Según ISO 14644-1: 2015, "las salas limpias y los entornos controlados asociados proporcionan el control de la contaminación del aire y, si es apropiado, las superficies, a los niveles apropiados para lograr actividades sensibles a la contaminación".

Las salas limpias se asocian más comúnmente con aplicaciones en las industrias de semiconductores, electrónica y dispositivos médicos, aunque otras industrias, como aeroespaciales, productos farmacéuticos y alimentos y bebidas, también utilizan entornos de sala de limpieza en algunas aplicaciones.

El estándar ISO 14644-1 califica el nivel de "limpieza" de una sala limpia en una escala de 1 (mejor) a 9 (peor), en función del número de partículas, divididas en seis rangos de tamaño, que están presentes en un metro cúbico de aire.

Observe que el estándar de sala limpia mencionado anteriormente es de la Organización Internacional de Normas (ISO). También puede ver el Estándar Federal 209E de EE. UU. Haga referencia en algunos casos, a pesar del hecho de que se revocó en 2001. Las clasificaciones FS 209E pueden referenciarse a las calificaciones ISO, pero tenga en cuenta que los números de clase no se alinean. Por ejemplo, una sala limpia calificada como Clase 1 bajo FS 209E está clasificada como Clase 3 bajo ISO 14644-1.

La fricción es el enemigo de una sala limpia
El objetivo general al usar un sistema de movimiento lineal en una aplicación de sala limpia es mantener su generación de partículas al mínimo. Pero los componentes de movimiento lineal se basan en movimientos deslizantes o rodantes, que necesariamente producen partículas debido a la fricción y el desgaste entre las superficies. Entonces, una de las principales áreas de enfoque debe ser reducir la fricción tanto como sea posible.

Esto significa elegir el contacto deslizante, hacer que los rodamientos lineales de bolas y los tornillos de la pelota sean una mejor opción que los rodamientos lisos y los tornillos de plomo para la mayoría de las aplicaciones de la sala limpia.

Sin embargo, los sellos estándar de contacto completo en cojinetes lineales y tornillos de bola experimentan un contacto deslizante con el riel de guía o el eje de tornillo, por lo que se prefieren sellos de baja fricción o sin contacto sobre diseños de contacto completo. Y recientemente, algunos fabricantes han realizado pruebas de conteo de partículas que demuestran cómo los espaciadores de bola, o las cadenas de pelota, que separan las bolas y evitan que colisionen entre sí mientras recirculan a través del rodamiento, pueden reducir la generación de partículas en guías de riel perfiladas y tornillos de bolas.

La lubricación es amigo y enemigo
La lubricación es útil no solo para reducir la fricción y garantizar el funcionamiento adecuado, sino también para "atrapar" algunas de las partículas generadas por un rodamiento o tornillo lineal y evitar su liberación en el medio ambiente. Pero la lubricación en sí puede ser una fuente de contaminación si se libera a la atmósfera. Esto es especialmente problemático con los tornillos de bola, que pueden "perder" la lubricación a medida que giran.

Los sellos ayudan a mantener la lubricación dentro del rodamiento lineal o la tuerca de la bola, pero los tipos de baja fricción y sin contacto, aunque ideales porque no generan partículas significativas por su cuenta, puede permitir que cierta lubricación "se deslice" y se libere. Es por eso que muchas aplicaciones de sala limpia requieren un lubricante aprobado por la sala limpia. Estas formulaciones especiales no tienen (o menos) aditivos que contienen partículas sólidas, como aluminio, sílice y PTFE.

Los materiales amigables con la sala limpia son imprescindibles
Los materiales preferidos para los ambientes de sala limpia son el acero inoxidable y el PVC, pero el aluminio y el acero al carbono son los materiales principales utilizados en los componentes de movimiento lineal. Sin embargo, hay formas de fabricar aluminio y acero limpio de acero al carbono estándar.

El aluminio anodizante, por ejemplo, le da una buena resistencia a la corrosión. Y los componentes de acero al carbono se pueden tratar con un recubrimiento protector compatible con la sala limpia, como el cromo negro o el níquel, para evitar la oxidación.

Una amplia gama de guías en miniatura y tornillos en miniatura está disponible en versiones de acero inoxidable, lo que las convierte en buenas opciones para aplicaciones de sala limpia con longitudes de carrera más cortas y cargas más ligeras. Y las versiones en miniatura generalmente se ofrecen con sellos de baja fricción y baja precarga como opciones estándar, por lo que su generación de partículas es inherentemente menor que sus contrapartes de tamaño completo.

También tenga en cuenta que los sujetadores a menudo están recubiertos con un acabado de óxido negro, que tiene una alta tasa de desprendimiento de partículas, a pesar de que estos componentes son estáticos. Para aplicaciones de sala limpia, se debe usar hardware de acero inoxidable siempre que sea posible.

Sistemas con contacto reducido y fricción

Una forma de eliminar o reducir muchas de las preocupaciones planteadas anteriormente es utilizar componentes y sistemas de movimiento lineal que están inherentemente "limpios". Estos incluyen rodamientos de aire para orientación y motores lineales para conducir. Ambos sistemas eliminan el contacto deslizante o rodante, por lo que prácticamente no tienen fricción ni generación de partículas.

Por ejemplo, una etapa de motor lineal con guías de rodamiento de aire, en la teoría, no tiene fricción y, por lo tanto, no hay generación de partículas. Sin embargo, en situaciones del mundo real, la gestión de cables sigue siendo una preocupación, porque los cables y los portadores de cables pueden generar partículas. Pero esto se puede abordar mediante el uso de cables y sistemas de gestión de cables específicamente diseñados para salas limpias.

Caso en cuestión: algunos fabricantes de cables ofrecen productos con recubrimientos especiales de baja fricción para minimizar la generación de partículas, y algunos fabricantes de vías de cable ofrecen sistemas que reducen el desgaste entre las secciones de la cadena mediante el uso de juntas resistentes a la abrasión. Para longitudes de cable más cortas, los "cables sin pista" planos y autosuficientes pueden incluso eliminar la necesidad de una pista o portador de cable.