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

Un paso crítico en el diseño de cualquier sistema de movimiento lineal mecánico es comprender las condiciones ambientales bajo las cuales funcionará el sistema. Las consideraciones clave de diseño incluyen: temperaturas, niveles de polvo y suciedad, exposición a productos químicos, procesos de lavado, cargas de vibración y choque, radiación, así como cualquier otro factor ambiental pertinente que pueda encontrar el sistema de movimiento. Asegúrese de documentar estos factores clave antes de la selección del material. Capture datos reales y estudie códigos de falla de productos anteriores para asegurarse de que está trabajando con hechos en lugar de opiniones.

Aproveche la experiencia en aplicaciones de su cadena de suministro para seleccionar componentes de movimiento lineal adecuados eligiendo materiales, recubrimientos y lubricantes adecuados en función de los datos que recopiló. A continuación, desarrolle un plan sólido de validación de pruebas que incluya pruebas ambientales y de durabilidad para garantizar que los materiales que ha elegido proporcionen la vida útil y la capacidad de servicio que espera. Considere también el uso de pruebas de vida altamente aceleradas (HALT), que proporcionan tensiones ambientales progresivamente más severas, alcanzando un nivel significativamente superior al que el equipo verá en servicio. HALT generalmente se realiza durante la fase de desarrollo para eliminar problemas de diseño y componentes marginales.

Elección de componentes basándose en consideraciones medioambientales
Una nueva generación de herramientas de selección y dimensionamiento basadas en la web simplifica la tarea de elegir los materiales de los componentes apropiados para tener en cuenta los aspectos ambientales del diseño de sistemas de movimiento lineal. Usted ingresa los parámetros clave de la aplicación que la herramienta ingresa en 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 ingresa las condiciones ambientales que son críticas para elegir el material, la estrategia de cobertura y el esquema de lubricación correctos. Por ejemplo, puede seleccionar:

• Agua/rociado químico/niebla
• Impacto/aplicación de presión/vibración
• Recuento de partículas de polvo de moderado a alto
• Lavado a alta presión/temperatura
• Salpicaduras de agua/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. Los ejemplos incluyen rodamientos lineales de bolas con carril redondo, carriles perfilados, guías de rueda o guías de polímero. La mayoría están disponibles como cojinetes lineales estándar resistentes a la corrosión (“CR”) o cojinetes lisos de polímero. Las opciones de hardware para los tornillos, pernos y tuercas que mantienen unida la unidad lineal suelen estar disponibles en versión estándar o de acero inoxidable. El sellado o cubierta protectora para una unidad lineal ofrece opciones que van desde ninguna cubierta hasta fuelle, cubierta o cerrada (sello ideal). Finalmente, se encuentran disponibles opciones de grasa estándar o grasa para sala limpia para la lubricación dentro de la unidad lineal.

1 • Soluciones por Medio Ambiente: Limpio—Este entorno se caracteriza por ser un taller mecánico. Puede esperar que haya algunas partículas en el aire y cierto grado de humedad; sin embargo, el personal normalmente funcionaría en este entorno sin ningún tipo de equipo de protección (máscaras, respiradores, polvo local o capuchas químicas).

Solución:
• Guía de bolas: Estándar
• Rodamiento lineal: Estándar
• Hardware: Estándar
• Cobertura: Sin cobertura
• 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 intenso—Este entorno se caracteriza por suficientes 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 recuento de partículas de polvo.

Solución:
• Guía de bolas: Estándar
• Rodamiento lineal: Estándar
• Hardware: Estándar
• Cubierta: Cerrada (ideal), cubierta o fuelle pueden ser aceptables
• Lubricación: Estándar

Motivo de este conjunto de soluciones:Los componentes de acero estándar son aceptables ya que no existe preocupación por la corrosividad. Más bien, la preocupación es evitar la entrada de partículas en el rodamiento, las pistas de guía de bolas y el mecanismo de transmisión (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 tener un sistema de sellado robusto que proteja las partes internas mencionadas anteriormente. Hay dos opciones para dicho sello. El primero es un sello de banda magnética que consta de bandas magnéticas de acero inoxidable que se extienden desde un extremo del canal en el sistema de soporte estructural hasta el otro. Las bandas están fijadas a las tapas de los extremos y accionadas por resorte para mantener la tensión. Pasan a través de una cavidad en el carro, de modo que la tira se levanta de los imanes justo delante y detrás del carro a medida que atraviesa el sistema. La segunda posible tecnología de sellado, las bandas de cubierta de plástico, utilizan tiras de goma compatibles que se entrelazan con la extrusión de la base, como una bolsa para congelador 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 líquido. Una aplicación de impresión grande, por ejemplo, donde los depósitos de tinta pueden cambiarse periódicamente, lo que resulta en derrames ocasionales/accidentales. El contacto del fluido con las guías lineales en este entorno puede ser el resultado de un mal manejo del producto o de componentes fuera de posición, pero normalmente no forma parte del proceso de aplicación normal.

Solución:
• Guía de bolas: cromada
• Rodamiento 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 significaría ejes cromados o de acero inoxidable 440C. Los rodamientos lineales deben tener placas de rodamiento cromadas y bolas de acero inoxidable. Los rodamientos de bolas y los ejes de acero inoxidable más blandos generalmente dan como resultado una reducción de carga del 30%, lo que debe considerarse como parte del diseño. Para los rodamientos de carriles perfilados se recomienda un cromado fino y denso, como por ejemplo Duralloy. Los cojinetes lisos, a menudo denominados guías de prisma, son una alternativa a los cojinetes de elementos rodantes. Las guías de prisma son un polímero diseñado con alta resistencia a la corrosión química. Para sellar, los fuelles pueden ser suficientes dependiendo de la gravedad de la salpicadura del producto químico, pero lo ideal es una unidad completamente sellada.

4 • Agua pulverizada/niebla química— Esta condición está un paso por encima del entorno descrito anteriormente en términos de gravedad. Aquí un spray o niebla es 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. El refrigerante que se nebuliza sobre las piezas de la máquina durante el procesamiento también forma parte de esta clase. En este escenario ambiental, el rodamiento y las guías estarán en contacto con el fluido si no se ofrece protección mecánica.

Solución:
• Guía de bolas: 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 naturaleza severa del rocío químico, también se recomienda encarecidamente evitar la tecnología de rodamientos con 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, un sistema de accionamiento por husillo de bolas. En cambio, un sistema de transmisión por correa de poliuretano será más adecuado para manejar el ambiente químico corrosivo.

5 • Temperatura/lavado a alta presión— Este entorno suele describir una aplicación de procesamiento de alimentos. Aquí los equipos pueden lavarse bajo presión con bastante frecuencia. Los portaobjetos no sólo estarán en contacto con el fluido sino que también sufrirán una fuerza considerable durante el proceso de limpieza.

Solución:
• Guía de bolas: cromada
• Rodamiento lineal: resistente a la corrosión
• Herrajes: acero inoxidable
• Cobertura: Sin cobertura
• Lubricación: grasa estándar o, potencialmente, de calidad alimentaria o para 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 herrajes de acero inoxidable. También se pueden utilizar guías de prisma, pero se deben evitar en aplicaciones de alta temperatura debido a su material polimérico, que no es tan resistente a la temperatura como los elementos rodantes de metal. La unidad lineal debe estar abierta (sin sellado) y tener accesorios 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 casos de temperaturas tan altas, se deben retirar del sistema todos los sellos y otros elementos plásticos.

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

Solución:
• Guía de bolas: cromada
• Rodamiento lineal: resistente a la corrosión y con eliminación de sellos/limpiadores
• Herrajes: acero inoxidable
• Cobertura: Sin cobertura
• Lubricación: Grasa para salas limpias

Motivo de este conjunto de soluciones:Para ambientes de sala limpia, el tobogán lineal debe tener un mínimo de partículas resultantes de su movimiento. Se necesitan revestimientos metálicos para evitar cualquier tipo de oxidación. También es necesario eliminar cualquier elemento deslizante del sistema lineal. Esto significa que no hay sellos/limpiadores en las guías de rodamientos ni cubierta en la unidad lineal. Se debe utilizar grasa especial para salas blancas.

7 • Impacto/Aplicación de presión/Vibración—Esta aplicación suele caracterizarse por varios procesos diferentes. Los agitadores y mesas vibratorias típicamente asociados con equipos de clasificación entran en esta categoría. Las aplicaciones de prensa que impartirían cargas superiores a las normales en carros o sillines debido a la dinámica del impacto inicial también se consideran parte de esta clase de aplicaciones.

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

Motivo de este conjunto de soluciones:El uso de casquillos estilo polímero, también llamados guías de prisma, como se mencionó anteriormente, manejan aplicaciones de cargas de choque elevadas mejor que los elementos rodantes. En tales condiciones, los elementos rodantes pueden partirse por la mitad o atascar las pistas de los elementos rodantes del rodamiento debido a sus contactos punto a punto con la superficie del rodamiento. Sin embargo, las guías de prisma permiten una distribución equitativa de la carga a lo largo de la superficie plana, lo cual es ideal para las vibraciones. El uso de guías de prisma se puede combinar con una cubierta, si es necesario, dependiendo del recuento de partículas.