Si bien solemos hablar de la importancia de evitar la contaminación en componentes de movimiento lineal, como guías lineales y tornillos, cuando estos sistemas se utilizan en una sala limpia, el objetivo es justo el contrario: evitar que estos componentes introduzcan contaminación en el entorno.

¿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, en su caso, de las superficies, hasta 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 clasifica el nivel de “limpieza” de una sala limpia en una escala del 1 (mejor) al 9 (peor), basándose en 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 puede encontrar la norma federal estadounidense FS 209E, a pesar de haber sido derogada en 2001. Las clasificaciones FS 209E se pueden comparar con las clasificaciones ISO, pero tenga en cuenta que los números de clase no coinciden. Por ejemplo, una sala blanca clasificada como clase 1 según la norma FS 209E se clasifica como clase 3 según la norma 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 inevitablemente producen partículas debido a la fricción y el desgaste entre las 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 contacto 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 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 total. 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 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 garantizar un funcionamiento adecuado, sino también para retener algunas de las partículas generadas por un rodamiento lineal o un husillo, impidiendo su liberación al ambiente. Sin embargo, la propia lubricación puede ser una fuente de contaminación si se libera a la atmósfera. Esto resulta especialmente problemático en los husillos de bolas, que pueden desprender 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 por sí mismos, pueden permitir que parte del lubricante se filtre y se libere. Por esta razón, muchas aplicaciones en salas blancas requieren un lubricante aprobado para dichas salas. Estas formulaciones especiales no contienen (o contienen muy pocos) aditivos con 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 maneras de adaptar el aluminio y el acero al carbono estándar para que cumplan con los requisitos de las salas blancas.

Por ejemplo, el anodizado del aluminio le confiere una buena resistencia a la corrosión. Además, 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 recorridos más cortos y cargas ligeras. Además, las versiones en miniatura suelen ofrecer juntas de baja fricción y baja precarga como opciones estándar, por lo que generan menos partículas que sus homólogos de tamaño estándar.

Tenga en cuenta también que los elementos de fijación suelen estar recubiertos con un acabado de óxido negro, que desprende partículas con facilidad, incluso cuando estos componentes son estáticos. Para aplicaciones en salas blancas, se recomienda 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 mencionadas anteriormente es utilizar componentes y sistemas de movimiento lineal que sean intrínsecamente "limpios". Esto incluye 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 generan fricción ni 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 del cableado sigue siendo un problema, ya que los cables y portacables en movimiento pueden generar partículas. Esto se puede solucionar utilizando cables y sistemas de gestión de cables diseñados específicamente para salas blancas.

Un ejemplo: 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 las secciones de la cadena mediante el uso de juntas resistentes a la abrasión. Para longitudes de cable más cortas, los cables planos autoportantes sin guía pueden incluso eliminar la necesidad de una guía o soporte para cables.