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

Un paso fundamental en el diseño de cualquier sistema de movimiento lineal mecánico es comprender las condiciones ambientales en las que operará. Entre las consideraciones clave de diseño se 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 al que pueda estar expuesto el sistema de movimiento. Es fundamental documentar estos factores clave antes de seleccionar los materiales. Recopile datos reales y estudie los códigos de fallas de productos anteriores para asegurarse de trabajar con datos objetivos y no con opiniones.

Aproveche la experiencia de su cadena de suministro para seleccionar componentes de movimiento lineal adecuados, eligiendo los materiales, recubrimientos y lubricantes apropiados 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 ofrezcan la vida útil y la funcionalidad esperadas. Considere también la posibilidad de utilizar pruebas de vida acelerada (HALT), que generan tensiones ambientales progresivamente más severas, alcanzando un nivel significativamente superior al que el equipo experimentará en servicio. Las pruebas HALT se suelen realizar durante la fase de desarrollo para descartar problemas de diseño y componentes de baja calidad.

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

• Pulverización/neblina de agua/productos químicos
• Aplicación de impacto/presión/vibración
• Recuento de partículas de polvo de moderado a alto
• Lavado a alta presión/temperatura
• Salpicaduras de agua/productos químicos,
• Sala limpia

La aplicación recomendará características de deslizamiento lineal, como el cromado, los componentes de acero inoxidable o los cojinetes lisos de polímero, para hacer frente a las condiciones ambientales.

Características del componente
La guía de bolas o el riel de rodamiento, el eje o la superficie de aluminio soportan el rodamiento y suelen estar disponibles en acero estándar, acero inoxidable, con recubrimiento Armoloy o cromado. Los rodamientos lineales proporcionan la capacidad de carga y momento del sistema. Algunos ejemplos son los rodamientos lineales de bolas con riel redondo, los rieles perfilados, las guías de ruedas o las guías de polímero. La mayoría están disponibles como rodamientos lineales estándar, resistentes a la corrosión (CR) o cojinetes lisos de polímero. Las opciones de hardware para los tornillos, pernos y tuercas que unen la unidad lineal suelen estar disponibles en acero estándar o inoxidable. El sellado o la cubierta protectora para una unidad lineal ofrece opciones que van desde la ausencia total de cubierta hasta fuelles, cubiertas o sellados herméticos (sellado ideal). Finalmente, se ofrecen opciones de grasa estándar o grasa para salas blancas para la lubricación dentro de la unidad lineal.

1 • Soluciones por medio ambiente: LimpiezaEste entorno se caracteriza por ser un taller mecánico. Es de esperar la presencia de partículas en suspensión y cierto grado de humedad; sin embargo, el personal suele trabajar en este entorno sin ningún tipo de equipo de protección (máscaras, respiradores, campanas extractoras para polvo o productos químicos).

Solución:
• Guía de bola: Estándar
• Rodamiento 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 no existe mucha preocupación por las partículas o la corrosión.

2 • Recuento de partículas de polvo de moderado a altoEste entorno se caracteriza por la presencia de suficientes partículas en suspensión como para que el operario deba usar algún tipo de protección respiratoria. Las fábricas de papel y las que cuentan con grandes máquinas pulidoras industriales son ejemplos de entornos con una alta concentración de partículas de polvo.

Solución:
• Guía de bola: Estándar
• Rodamiento lineal: estándar
• Hardware: Estándar
• Cubierta: Cerrada (ideal), se puede aceptar una cubierta o fuelle.
• Lubricación: Estándar

Motivo de este conjunto de soluciones:Los componentes de acero estándar son aceptables, ya que no existe preocupación por la corrosión. La preocupación radica en 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 partes internas mencionadas anteriormente. Existen dos opciones para dicho sellado. La primera es un sello de tira magnética que consiste en bandas magnéticas de acero inoxidable que se extienden de un extremo del canal en el sistema de soporte estructural al otro. Las bandas están fijadas a las tapas de los extremos y cuentan con un resorte para mantener la tensión. Se deslizan a través de una cavidad en el carro, de modo que la tira se eleva de los imanes justo delante y detrás del carro a medida que este recorre el sistema. La segunda tecnología de sellado potencial, las bandas de cubierta de plástico, utilizan tiras de goma flexibles que se entrelazan con la extrusión de la base, como una bolsa de congelación con cierre hermético. Los perfiles machihembrados que se acoplan crean un sello laberíntico que impide la entrada de partículas.

3 • Salpicaduras de agua/productos químicosh — Este entorno representa una condición en la que el producto puede estar expuesto a salpicaduras intermitentes de fluido. Por ejemplo, en aplicaciones de impresión a gran escala, donde los depósitos de tinta se cambian periódicamente, lo que puede provocar derrames ocasionales o accidentales. El contacto del fluido con las guías lineales en este entorno puede deberse a un manejo inadecuado del producto o a componentes mal colocados, pero normalmente no forma parte del proceso de aplicación habitual.

Solución:
• Guía de bola: Cromada
• Rodamiento lineal: resistente a la corrosión
• Herrajes: Acero inoxidable
• Cubierta: Se puede aceptar una cubierta cerrada (ideal) o de fuelle.
• 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 significa 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, al ser más blandos, suelen resultar en una reducción de carga del 30 %, lo que debe considerarse en el diseño. Para los rodamientos de riel perfilado, se recomienda un cromado fino y denso, como Duralloy. Los cojinetes lisos, a menudo denominados guías prismáticas, son una alternativa a los rodamientos de elementos rodantes. Las guías prismáticas son de un polímero de ingeniería con alta resistencia a la corrosión química. Para el sellado, los fuelles pueden ser suficientes según la gravedad de la salpicadura química, pero una unidad completamente sellada es ideal.

4 • Pulverización/nebulización de productos químicos a base de aguaEsta condición representa un nivel de severidad superior al del entorno descrito anteriormente. En este caso, la presencia de aerosoles o niebla forma parte del proceso, 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. La pulverización de refrigerante sobre las piezas de la máquina durante el procesamiento también se incluye en esta categoría. En este escenario, el rodamiento y las guías estarán en contacto con el fluido si no se ofrece protección mecánica.

Solución:
• Guía de bola: Cromada
• Rodamiento lineal: resistente a la corrosión
• Herrajes: Acero inoxidable
• Cubierta: Cerrada
• Lubricación: Estándar

Motivo de este conjunto de soluciones:Para estas aplicaciones, es imprescindible una unidad completamente sellada. Debido a la agresividad del aerosol químico, se recomienda encarecidamente evitar la tecnología de rodamientos de elementos rodantes y utilizar rodamientos guiados por prisma, como se indicó anteriormente. Por la misma razón, se debe evitar, en la medida de lo posible, un sistema de transmisión por husillo de bolas en estos entornos. En su lugar, un sistema de transmisión por correa de poliuretano será más adecuado para soportar el entorno químico corrosivo.

5 • Lavado a alta presión y temperatura— Este entorno suele corresponder a una aplicación de procesamiento de alimentos. En este caso, los equipos se lavan con frecuencia a presión. Las superficies deslizantes no solo estarán en contacto con el líquido, sino que también estarán sometidas a una fuerza considerable durante el proceso de limpieza.

Solución:
• Guía de bola: Cromada
• Rodamiento lineal: resistente a la corrosión
• Herrajes: Acero inoxidable
• Cubierta: Sin cubierta
• Lubricación: Grasa estándar o, potencialmente, apta para uso alimentario o resistente a altas temperaturas.

Motivo de este conjunto de soluciones:El entorno de lavado provocará la oxidación de las piezas de acero estándar. Se deben utilizar cojinetes y guías de bolas cromados y resistentes a la corrosión, junto con tornillería 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 conexiones de purga o orificios de drenaje para eliminar el fluido de lavado. Para aplicaciones de alta temperatura, se puede utilizar grasa especial para altas temperaturas. En estos casos, se deben retirar del sistema todos los sellos y demás elementos plásticos.

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 bola: Cromada
• Rodamiento lineal: Resistente a la corrosión y con eliminación de sellos/rascadores.
• Herrajes: Acero inoxidable
• Cubierta: Sin cubierta
• Lubricación: Grasa para salas blancas

Motivo de este conjunto de soluciones:Para entornos de sala limpia, el sistema de guías lineales debe generar una mínima cantidad de partículas durante su movimiento. Se requieren placas metálicas para prevenir la oxidación. Asimismo, es necesario retirar todos los elementos deslizantes del sistema lineal. Esto implica la ausencia de juntas o rascadores en las guías de los cojinetes y de cualquier cubierta en la unidad lineal. Se debe utilizar grasa especial para salas limpias.

7 • Impacto/Presión/VibraciónEsta aplicación suele caracterizarse por varios procesos diferentes. Los agitadores y las mesas vibratorias, típicamente asociadas con equipos de clasificación, entran en esta categoría. Las aplicaciones de prensado que ejercen cargas superiores a las normales sobre los carros o soportes debido a la dinámica del impacto inicial también se consideran parte de esta clase de aplicaciones.

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

Motivo de este conjunto de soluciones:El uso de casquillos de polímero, también llamados guías prismáticas, como se mencionó anteriormente, soporta mejor las cargas de impacto elevadas que los elementos rodantes. En tales condiciones, los elementos rodantes pueden partirse por la mitad o atascarse en las pistas del rodamiento debido a su contacto directo con la superficie de apoyo. Las guías prismáticas, en cambio, permiten una distribución uniforme de la carga a lo largo de la superficie plana, lo cual es ideal para vibraciones. El uso de guías prismáticas puede combinarse con una cubierta, si es necesario, según la cantidad de partículas.