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

¿Qué es exactamente una sala limpia?
Según la norma ISO 14644-1:2015, “Las salas blancas y los entornos controlados asociados permiten controlar la contaminación del aire y, si corresponde, de las superficies, hasta niveles adecuados para realizar 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 de 1 (mejor) a 9 (peor), según la cantidad de partículas, divididas en seis rangos de tamaño, que están presentes en un metro cúbico de aire.

Tenga en cuenta que la norma de sala limpia mencionada anteriormente proviene de la Organización Internacional de Normalización (ISO). También puede ver referencias a la Norma Federal Estadounidense 209E en algunos casos, a pesar de que fue revocada en 2001. Las clasificaciones de la FS 209E pueden compararse con las clasificaciones ISO, pero tenga en cuenta que los números de clase no coinciden. Por ejemplo, una sala limpia 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 limpia
El objetivo principal al utilizar un sistema de movimiento lineal en una sala limpia es minimizar la generación de partículas. Sin embargo, los componentes de movimiento lineal se basan en movimientos de deslizamiento o rodadura, que necesariamente producen partículas debido a la fricción y el desgaste entre las superficies. Por lo tanto, uno de los principales objetivos debe ser reducir la fricción al máximo.

Esto significa elegir un contacto rodante en lugar de un contacto deslizante, lo que hace que los rodamientos de bolas lineales y los tornillos de bolas sean una mejor opción que los rodamientos lisos y los tornillos de avance para la mayoría de las aplicaciones de salas blancas.

Sin embargo, los sellos estándar de contacto completo en rodamientos lineales de bolas y husillos de bolas experimentan contacto deslizante con el riel guía o el eje del husillo, por lo que se prefieren los sellos de baja fricción o sin contacto a los diseños de contacto completo. Recientemente, algunos fabricantes han realizado pruebas de conteo de partículas que demuestran cómo los espaciadores de bolas, 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 rieles perfilados y husillos de bolas.

La lubricación es al mismo tiempo amiga y enemiga
La lubricación es útil no solo para reducir la fricción y garantizar un funcionamiento correcto, sino también para atrapar algunas partículas generadas por un rodamiento lineal o un husillo y evitar su liberación al medio ambiente. Sin embargo, la propia lubricación puede ser una fuente de contaminación si se libera a la atmósfera. Esto es especialmente problemático con los husillos de bolas, que pueden desprender lubricación 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 por sí solos, pueden permitir que parte de la lubricación se escape y se libere. Por eso, muchas aplicaciones en salas blancas requieren un lubricante aprobado para salas blancas. Estas formulaciones especiales no contienen (o contienen menos) aditivos que contienen partículas sólidas, como aluminio, sílice y PTFE.

Los materiales aptos para salas blancas son imprescindibles
Los materiales preferidos para salas blancas son el acero inoxidable y el PVC, pero el aluminio y el acero al carbono son los principales materiales utilizados en componentes de movimiento lineal. Sin embargo, existen maneras de lograr que el aluminio y el acero al carbono estándar cumplan con las especificaciones para 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 miniatura disponibles en acero inoxidable, lo que los convierte en una excelente opción para aplicaciones en salas blancas con recorridos más cortos y cargas más ligeras. Además, las versiones miniatura suelen ofrecerse con sellos de baja fricción y baja precarga como opciones estándar, por lo que su generación de partículas es inherentemente menor que la de sus homólogos de tamaño completo.

Tenga en cuenta también que los sujetadores suelen estar recubiertos con un acabado de óxido negro, que presenta una alta tasa de desprendimiento de partículas, a pesar de que estos componentes son estáticos. Para aplicaciones en salas blancas, se deben utilizar herrajes de acero inoxidable siempre que sea posible.

Sistemas con contacto y fricción reducidos

Una forma de eliminar o reducir muchas de las preocupaciones planteadas anteriormente es utilizar componentes y sistemas de movimiento lineal que sean inherentemente "limpios". Estos incluyen cojinetes de aire para la guía y motores lineales para el accionamiento. Ambos sistemas eliminan el contacto deslizante o rodante, por lo que prácticamente no presentan fricción ni generan partículas.

Por ejemplo, una etapa de motor lineal con guías de cojinetes de aire no presenta, en teoría, fricción y, por lo tanto, no genera partículas. Sin embargo, en situaciones reales, la gestión de cables sigue siendo un problema, ya que los cables móviles y los portacables pueden generar partículas. Sin embargo, esto se puede solucionar mediante el uso de cables y sistemas de gestión de cables diseñados específicamente para salas blancas.

Ejemplo de ello: Algunos fabricantes de cables ofrecen productos con recubrimientos especiales de baja fricción para minimizar la generación de partículas, y algunos fabricantes de raíles para cables ofrecen sistemas que reducen el desgaste entre las secciones de la cadena mediante juntas resistentes a la abrasión. Para longitudes de cable más cortas, los cables planos y autoportantes "sin raíles" pueden incluso eliminar la necesidad de un raíl o transportador de cables.