Los sistemas de movimiento lineal están expuestos a diversos entornos industriales extremos. Una cuidadosa especificación y selección de los componentes del sistema de movimiento, así como una revisión exhaustiva de la ingeniería, pueden mitigar los riesgos en condiciones industriales adversas.

Un paso fundamental en el diseño de cualquier sistema mecánico de movimiento lineal es comprender las condiciones ambientales en las que funcionará. Las consideraciones clave de diseño incluyen: temperaturas, niveles de polvo y suciedad, exposición a productos químicos, procesos de lavado, vibraciones y cargas de impacto, radiación, así como cualquier otro factor ambiental pertinente que pueda afectar al sistema de movimiento. Asegúrese de documentar estos factores clave antes de seleccionar el material. Registre datos reales y estudie los códigos de falla de productos anteriores para asegurarse de trabajar con hechos y no con opiniones.

Aproveche la experiencia en aplicaciones de su cadena de suministro para seleccionar los componentes de movimiento lineal adecuados, eligiendo los materiales, recubrimientos y lubricantes adecuados según los datos recopilados. A continuación, desarrolle un plan de validación de pruebas sólido que incluya pruebas de durabilidad y ambientales para garantizar que los materiales seleccionados proporcionen la vida útil y la capacidad de servicio esperadas. Considere también el uso de pruebas de vida altamente aceleradas (HALT), que aplican tensiones ambientales progresivamente más severas, alcanzando un nivel significativamente superior al que el equipo soportará en servicio. Las pruebas HALT suelen realizarse durante la fase de desarrollo para eliminar problemas de diseño y componentes marginales.

Selección de componentes en función de consideraciones medioambientales
Una nueva generación de herramientas web de dimensionamiento y selección simplifica la elección de los materiales adecuados para los componentes, considerando los aspectos ambientales del diseño de sistemas de movimiento lineal. Se introducen los parámetros clave de la aplicación que la herramienta utiliza para los cálculos, como la carga/vida útil del rodamiento lineal, la carga/vida útil del husillo de bolas y la velocidad crítica del husillo de bolas. También se introducen las condiciones ambientales cruciales para la elección del material, la estrategia de recubrimiento y el esquema de lubricación adecuados. Por ejemplo, se puede seleccionar:

• Agua/rocío químico/niebla
• Impacto/aplicación de presión/vibración
• Recuento de partículas de polvo de moderado a alto
• Lavado a alta presión/temperatura
• Salpicaduras de agua o productos químicos,
• Sala limpia

La aplicación recomendará características de deslizamiento lineal, como cromado, componentes de acero inoxidable o cojinetes lisos de polímero para abordar las condiciones ambientales.

Características de los componentes
La guía de bolas o el riel del rodamiento, el eje o la superficie de aluminio soportarán el rodamiento y generalmente están disponibles en acero estándar, acero inoxidable, chapado en Armoloy o cromado. Los rodamientos lineales proporcionan la capacidad de carga y momento del sistema. Algunos ejemplos incluyen rodamientos lineales de bolas con bujes de riel redondo, rieles de perfil, guías de rueda o guías de polímero. La mayoría están disponibles como rodamientos lineales estándar resistentes a la corrosión ("CR") o rodamientos lisos de polímero. Las opciones de hardware para los tornillos, pernos y tuercas que mantienen unida la unidad lineal generalmente están disponibles en acero estándar o inoxidable. La cubierta de sellado o protección para una unidad lineal ofrece opciones que van desde ninguna cubierta, hasta fuelle, cubierta o sellado (sello ideal). Finalmente, hay opciones de grasa estándar o grasa de sala limpia disponibles para la lubricación dentro de la unidad lineal.

1 • Soluciones por Medio Ambiente: LimpioEste entorno se caracteriza por ser un taller mecánico. Se puede esperar la presencia de partículas en suspensión y cierto grado de humedad; sin embargo, el personal normalmente trabajaría en este entorno sin ningún tipo de equipo de protección (mascarillas, respiradores, capuchas protectoras contra el polvo o productos químicos).

Solución:
• Guía de bolas: estándar
• Cojinete lineal: estándar
• Hardware: Estándar
• Cubierta: Sin cubierta
• Lubricación: Grasa estándar

Motivo de este conjunto de soluciones:Las piezas estándar de aluminio y acero son aceptables en estos entornos, ya que hay poca preocupación por las partículas o la corrosión.

2 • Recuento de partículas de polvo de moderado a altoEste entorno se caracteriza por la cantidad suficiente de partículas en el aire como para requerir que el operador use algún tipo de protección respiratoria. Las fábricas de papel y las fábricas con grandes máquinas pulidoras industriales son ejemplos de entornos con un alto nivel de partículas de polvo.

Solución:
• Guía de bolas: estándar
• Cojinete lineal: estándar
• Hardware: Estándar
• Cubierta: Cerrada (ideal), puede ser aceptable una cubierta o un fuelle.
• Lubricación: Estándar

Motivo de este conjunto de soluciones:Los componentes de acero estándar son aceptables, ya que no existe riesgo de corrosión. La preocupación principal es evitar la entrada de partículas en el rodamiento, las guías de bolas y el mecanismo de accionamiento (que puede ser un tornillo o una correa). Para partículas grandes, puede ser aceptable una cubierta de fuelle o una cubierta de aluminio. Para partículas más finas, el sistema de movimiento lineal debe contar con un sistema de sellado robusto que proteja las piezas internas mencionadas anteriormente. Existen dos opciones para este tipo de sello. La primera es un sello de banda magnética, que consiste en bandas magnéticas de acero inoxidable que se extienden de un extremo al otro del canal del sistema de soporte estructural. Las bandas se fijan a las tapas de los extremos y cuentan con resortes para mantener la tensión. Se extienden a través de una cavidad en el carro, de modo que la banda se separa de los imanes justo delante y detrás del carro a medida que este atraviesa el sistema. La segunda tecnología de sellado posible, las bandas de cubierta de plástico, utiliza bandas de goma flexibles que se entrelazan con la extrusión de la base, como una bolsa de congelación con cierre hermético. Los perfiles machihembrados acoplados crean un sello laberíntico que mantiene alejadas las partículas.

3 • Salpicaduras de agua/químicosh — Este entorno representa una condición en la que el producto puede estar expuesto a salpicaduras intermitentes de fluido. Por ejemplo, en una aplicación de impresión de gran tamaño, los depósitos de tinta pueden cambiarse periódicamente, lo que provoca derrames ocasionales o accidentales. El contacto del fluido con las guías lineales en este entorno puede deberse a una manipulación incorrecta del producto o a componentes desalineados, pero no suele formar parte del proceso normal de la aplicación.

Solución:
• Guía de bolas: cromada
• Cojinete lineal: resistente a la corrosión
• Herrajes: acero inoxidable
• Cubierta: Cerrada (ideal) o con fuelle puede ser aceptable
• Lubricación: Estándar

Motivo de este conjunto de soluciones:Para estas aplicaciones, las guías de bolas y los rodamientos lineales deben ser resistentes a la corrosión. Para la tecnología de rodamientos de riel redondo, esto implicaría ejes cromados o de acero inoxidable 440C. Los rodamientos lineales deben tener placas de apoyo cromadas y bolas de acero inoxidable. Los rodamientos de bolas y ejes de acero inoxidable, más blandos, suelen resultar en una reducción de carga del 30 %, lo cual debe considerarse como parte del diseño. Para los rodamientos de riel de perfil, se recomienda un cromado denso y delgado, como Duralloy. Los cojinetes lisos, a menudo denominados guías prismáticas, son una alternativa a los rodamientos de elementos rodantes. Las guías prismáticas son un polímero de ingeniería con alta resistencia a la corrosión química. Para el sellado, un fuelle puede ser suficiente dependiendo de la severidad de la salpicadura química, pero una unidad completamente sellada es ideal.

4 • Agua química en aerosol/nieblaEsta condición es un nivel superior al entorno descrito anteriormente en cuanto a severidad. En este caso, el proceso incluye una pulverización o niebla, y las guías lineales estarían directamente expuestas a este elemento. Esto también podría caracterizarse como un entorno de condensación similar al que se encuentra en una aplicación de refrigeración. El refrigerante que se nebuliza sobre las piezas de la máquina durante el procesamiento también forma parte de esta clase. En este entorno, el rodamiento y las guías estarán en contacto con el fluido si no se ofrece protección mecánica.

Solución:
• Guía de bolas: cromada
• Cojinete lineal: resistente a la corrosión
• Herrajes: acero inoxidable
• Cubierta: Adjunta
• Lubricación: Estándar

Motivo de este conjunto de soluciones:Para estas aplicaciones, es imprescindible una unidad completamente sellada. Debido a la naturaleza agresiva de la pulverización química, se recomienda encarecidamente evitar la tecnología de rodamientos de elementos rodantes y utilizar rodamientos guiados por prismas, como se indicó anteriormente. Por la misma razón, en estos entornos, se debe evitar siempre que sea posible el uso de un sistema de transmisión por husillo de bolas. En su lugar, un sistema de transmisión por correa de poliuretano será más adecuado para el entorno químico corrosivo.

5 • Temperatura de alta presión/lavadoEste entorno suele describir una aplicación de procesamiento de alimentos. En este caso, el equipo puede lavarse a presión con bastante frecuencia. Los portaobjetos no solo estarán en contacto con el fluido, sino que también se verán sometidos a una fuerza considerable durante el proceso de limpieza.

Solución:
• Guía de bolas: cromada
• Cojinete lineal: resistente a la corrosión
• Herrajes: acero inoxidable
• Cubierta: Sin cubierta
• Lubricación: Grasa estándar o, potencialmente, de grado alimenticio o de alta temperatura.

Motivo de este conjunto de soluciones:El entorno de lavado provocará la oxidación de las piezas de acero estándar. Se recomienda utilizar rodamientos y guías de bolas cromados y resistentes a la corrosión, junto con herrajes de acero inoxidable. También se pueden utilizar guías prismáticas, pero deben evitarse en aplicaciones de alta temperatura debido a su material polimérico, que no es tan resistente a la temperatura como los elementos rodantes metálicos. La unidad lineal debe ser abierta (sin sellado) y contar con accesorios de purga o orificios de drenaje para eliminar el líquido de lavado. Para aplicaciones de alta temperatura, se puede utilizar grasa especial para altas temperaturas. En estos casos de alta temperatura, se deben retirar todos los sellos y demás elementos plásticos del sistema.

6 • Sala limpia—Aquí nos referimos generalmente a un entorno de sala limpia de clase ISO 3 (a veces denominada clase 1000), aunque algunas familias de productos de unidades lineales pueden configurarse para un entorno de sala limpia de clase 100.

Solución:
• Guía de bolas: cromada
• Cojinete lineal: resistente a la corrosión más eliminación de sellos/limpiaparabrisas
• Herrajes: acero inoxidable
• Cubierta: Sin cubierta
• Lubricación: Grasa para sala limpia

Motivo de este conjunto de soluciones:En entornos de sala limpia, la guía lineal debe tener una mínima cantidad de partículas generadas por su movimiento. Se requieren recubrimientos metálicos para evitar cualquier tipo de oxidación. También es necesario retirar todos los elementos deslizantes del sistema lineal. Esto significa que no deben usarse sellos ni rascadores en las guías de los rodamientos ni tapas en la unidad lineal. Se debe utilizar grasa especial para sala limpia.

7 • Aplicación de impacto/presión/vibraciónEsta aplicación suele caracterizarse por varios procesos diferentes. Los vibradores y las mesas vibratorias, típicamente asociados con equipos de clasificación, se incluyen en esta categoría. Las aplicaciones de prensas que, debido a la dinámica del impacto inicial, imponen cargas superiores a las normales a los carros o sillas de montar también se consideran parte de esta clase de aplicaciones.

Solución:
• Guía de bolas: estándar
• Cojinete lineal: Cojinete liso de polímero
• Hardware: Estándar
• Cubierta: Opcional
• Lubricación: Estándar

Motivo de este conjunto de soluciones:El uso de bujes de polímero, también llamados guías prismáticas, como se mencionó anteriormente, soporta mejor las aplicaciones de alta carga de impacto que los elementos rodantes. En estas condiciones, los elementos rodantes pueden partirse por la mitad o atascar las pistas de rodadura debido a sus contactos puntuales con la superficie del rodamiento. Sin embargo, las guías prismáticas permiten una distribución uniforme de la carga a lo largo de la superficie plana, lo cual es ideal para las vibraciones. El uso de guías prismáticas puede combinarse con una cubierta, si es necesario, dependiendo del contenido de partículas.