Los fabricantes de equipos para ciencias de la vida, medicina y biomedicina deben buscar constantemente mejoras en tecnología avanzada, flujos de trabajo y procesos para afrontar la presión competitiva y el crecimiento del mercado. Sin embargo, el progreso no puede centrarse únicamente en la expansión del éxito; también debe garantizar la precisión, la fiabilidad y la funcionalidad durante el funcionamiento, previniendo así las fallas durante su uso.

Descuidar las mejoras y medidas de seguridad en un componente aparentemente menor de los sistemas de movimiento lineal en proceso puede generar consecuencias que van desde inconvenientes hasta catástrofes. Tanto los fabricantes como los usuarios deben mantenerse alerta.

Con el enfoque adecuado, los sistemas de movimiento lineal de última generación pueden especificarse, diseñarse, instalarse y mantenerse para impulsar y garantizar los beneficios de los equipos de ciencias de la vida, médicos y biomédicos en aplicaciones vitales e incluso de salvamento.

Consecuencias

Dado que el movimiento lineal fiable es esencial para el funcionamiento, los fabricantes y usuarios de equipos deben supervisar incluso los riesgos de fallo relativamente poco frecuentes en los componentes o sistemas de movimiento lineal a lo largo de todo el proceso. Esta preocupación abarca equipos que van desde la secuenciación de ADN hasta la bioimpresión y los microscopios de fuerza atómica (AFM).

Hay muchísimo en juego.

El fallo de una sola pieza o sistema puede costar a los usuarios de equipos cientos de miles de dólares, incluso por un tiempo de inactividad relativamente corto. Dependiendo de la ubicación, la gravedad y el tiempo de respuesta para la reparación o el reemplazo, los costos podrían ser mucho mayores.

La seguridad del personal es otro aspecto fundamental. Si bien son poco frecuentes, los fallos de diseño o el incumplimiento de las medidas de seguridad operativas pueden provocar desde puntos de atrapamiento hasta fallos de funcionamiento, y causar daños que van desde lesiones por aplastamiento hasta descargas eléctricas.

Especificación y diseño

La planta de fabricación de sistemas de movimiento lineal debe contar con la certificación ISO completa para garantizar la uniformidad en todos sus procesos clave. Además, la meticulosa construcción de prototipos ayuda a identificar los pasos fundamentales para mantener el rendimiento y la fiabilidad del componente o sistema de movimiento finalizado. Si se omite o no se realiza correctamente alguno de los numerosos pasos pequeños pero cruciales durante el montaje o las pruebas, el sistema podría fallar en el campo.

Muchos fabricantes establecen objetivos que se traducen en muchos años de servicio confiable antes de actualizar el equipo. Por lo tanto, es importante calcular correctamente la vida útil de los componentes. Dado que los ciclos de trabajo pueden variar según la aplicación, la vida útil se expresa en kilómetros recorridos para muchos componentes de movimiento lineal. El fabricante de movimiento lineal debe entonces traducir este cálculo en diversas decisiones sobre el producto.

Por ejemplo, un cable de uso común especifica más de 10 millones de ciclos de flexión si se mantiene un radio de curvatura de 50 mm o superior. Sin embargo, si el radio de curvatura no es el adecuado, las partículas que se desprenden del cable o la tensión en las pistas o conectores podrían provocar fallos prematuros (sobre todo si no se siguen estrictamente los programas de mantenimiento).

Considere la personalización

Las piezas estándar desempeñan un papel fundamental en el ensamblaje de muchos equipos. Por ejemplo, una preocupación es que un elemento estándar de una plataforma de movimiento lineal no haya sido diseñado ni fabricado para funcionar con la combinación precisa de otros componentes y estructuras que el proveedor está ensamblando. Esto puede generar incompatibilidades inesperadas.

La pregunta es: ¿Detectará un fabricante los problemas durante sus protocolos rutinarios de diseño, control de calidad e inspección? Probablemente. Pero no con certeza.

A menudo, solo las soluciones personalizadas pueden cumplir con los requisitos específicos de rendimiento y diseño. Permiten al fabricante centrarse en los aspectos de diseño del escenario que requiere la aplicación, adaptando factores como la velocidad, la aceleración y la estabilidad. Incluso pueden reducir costes al eliminar características innecesarias que vienen de serie en un escenario estándar. Además, garantizan una solución integrada sin incompatibilidades ocultas.

Los proveedores deben buscar un control total, desde la hoja de especificaciones hasta la fabricación del prototipo, por parte del fabricante de sistemas de movimiento lineal. Esta personalización inteligente es fundamental para anticipar y eliminar deficiencias del producto, evitar obstáculos en la integración y prevenir fallos en todo el proceso.

Especifique productos con el tamaño, la forma, el recubrimiento o el material exactos que requiere el trabajo. Y exija soluciones que cumplan con los requisitos específicos de precisión, velocidad, planitud, precarga (para aumentar la rigidez eliminando las holguras internas), vida útil, niveles de mantenimiento y precio.

En ocasiones, los materiales más innovadores pueden contribuir a reducir los riesgos en diseños personalizados específicos. Por ejemplo, la construcción con fibra de carbono puede optimizar la resistencia estructural, la rigidez y la estabilidad (a pesar de su menor peso y grosor). Asimismo, los cojinetes cerámicos pueden ser una solución viable para problemas específicos de lubricación.

Tratar con cuidado

Una vez que un componente de movimiento lineal destinado a una aplicación específica llega a las instalaciones del fabricante del equipo, pueden surgir otros riesgos.

Los fabricantes de sistemas de movimiento lineal pueden verse obligados a resolver diversos problemas que surgen en esta etapa intermedia. Por ejemplo, un motor lineal puede sufrir un atasco, donde la bobina que se desplaza dentro de la guía roza contra ella durante su recorrido. Esto podría deberse a un manejo inadecuado, como golpes que desalinean ligeramente la bobina o la guía. También es posible que el carro —el segmento móvil de la plataforma— se golpee y se deforme. Al construir la herramienta, pueden añadirse tornillos demasiado largos que atraviesan una placa de movimiento lineal y penetran en otra, provocando arañazos y el riesgo de fuerzas impredecibles durante el funcionamiento. Asimismo, es posible que se desenrosque una bobina de su soporte para acceder a un cable adicional y que luego se vuelva a atornillar incorrectamente.

Estos percances conllevan riesgos que van desde una ligera disminución del rendimiento del proceso hasta la avería de los motores y paradas importantes de producción. La preparación de la superficie también requiere especial atención. Las tolerancias deben coincidir en todos los aspectos.

En algunos casos, un fabricante de herramientas para estos procesos puede adquirir un componente de movimiento lineal con una planitud de recorrido de, por ejemplo, 0,0005 pulgadas. Sin embargo, el fabricante de herramientas atornilla dicho componente a un conjunto mayor con una planitud de tan solo 0,005 pulgadas. La torsión resultante de la plataforma puede ser casi imperceptible. Por ejemplo, esto puede provocar el bloqueo de los cojinetes, lo que conlleva un desgaste prematuro de los mismos, fuerzas adicionales sobre el husillo de bolas o una mayor demanda de potencia de los motores lineales, lo que resulta en un sobrecalentamiento excesivo y una posible falla.

Recibe castigo

Asegurarse de que todos los componentes del sistema de movimiento lineal cuenten con una conexión a tierra eléctrica adecuada es otra medida de precaución que los fabricantes pueden adoptar para prevenir problemas futuros. Un descuido de este tipo podría generar riesgos de descarga eléctrica para los operarios, además de afectar el rendimiento del sistema.

Un bucle de tierra en el sistema que retroalimenta a través de la conexión a tierra podría generar lecturas erróneas en el codificador, de modo que un componente solo se desplace 1 mm, pero el controlador registre un desplazamiento de 100 mm. Si se pasa por alto este detalle, por ejemplo, la precisión posicional podría provocar errores en las lecturas de los instrumentos, lo que daría lugar a análisis inexactos.

Transporte e instalación

La resistencia relativamente baja de los sistemas de movimiento lineal a las cargas de impacto se analizó anteriormente. Los puntos de mayor riesgo se presentan naturalmente en tres períodos:

• Durante el transporte desde el proveedor de movimiento lineal hasta el fabricante de herramientas para equipos;
• Durante la llegada e incorporación del sistema a la herramienta de equipo;
• Durante el transporte del conjunto de equipos terminados a la planta de producción y su instalación.

Un proveedor de sistemas de movimiento lineal fiable y con experiencia puede reducir significativamente el riesgo de daños por impacto durante la primera fase. Los expertos del proveedor pueden determinar las limitaciones de espacio de fabricación con antelación, evitando así diseñar una plataforma demasiado grande o pesada que dificulte su montaje en una sala limpia o planta de producción. Asimismo, pueden planificar el uso de equipos de transporte (grúas, plataformas rodantes, etc.) para que la plataforma se pueda transportar de forma segura desde la caja hasta la herramienta, minimizando el riesgo de lesiones para el personal en planta, así como la posibilidad de impactos dañinos.

Finalmente, durante la instalación, el sistema de movimiento lineal o la parte correspondiente de la herramienta pueden equiparse con las medidas de aislamiento pasivo necesarias (como patas o almohadillas de elastómero) o amortiguadores de aislamiento activo (sistemas de airbag ajustados por sensores) para reducir la posibilidad de golpes o vibraciones excesivas durante las operaciones posteriores.

En la sala limpia

Tanto en la primera como en la segunda fase, el proveedor de sistemas de movimiento lineal debe seguir las mejores prácticas en la construcción de cajas de transporte y sistemas de embolsado. Por ejemplo, un proveedor líder envuelve el sistema en dos bolsas: una dentro de una atmósfera de nitrógeno y la segunda en una sala limpia para su transporte. Posteriormente, proporciona aparejos y carros especiales para traslados delicados.

En la tercera fase, si el sistema se va a colocar sobre el conjunto de la herramienta desde arriba, la grúa del fabricante de herramientas puede ser suficiente. Sin embargo, si se requiere una maniobra de carga lateral más compleja, el proveedor proporciona una caja de almacenamiento especializada que se puede atornillar al lateral de la herramienta hasta que se complete el montaje.

Lubricación

Aunque los sistemas de movimiento lineal suelen funcionar ciclo tras ciclo sin problemas ni necesidad de atención especial, un mantenimiento regular, aunque sea mínimo, es fundamental. Para un mantenimiento eficaz, tres claves son: lubricación, lubricación y lubricación.

Todos los proveedores de sistemas de movimiento lineal envían sus productos con un ciclo de relubricación especificado. Sin embargo, debido a la naturaleza humana, muchos problemas se deben simplemente a no seguir dicho ciclo recomendado. Sin la lubricación necesaria, las tensiones por fricción aumentan y, con el tiempo, provocan incidentes muy indeseables, como paradas o averías graves del motor.

Otros problemas de lubricación incluyen la falla prematura de los cojinetes, lo que resulta en reducciones del rendimiento en aspectos como la rectitud, la planitud, el cabeceo, el balanceo y la guiñada.

Es fundamental utilizar únicamente la grasa adecuada para cada máquina. Tenga mucho cuidado de no mezclar aceites ni grasas incompatibles. Esto incluye el uso de grasas diferentes al realizar el mantenimiento de una máquina entre ciclos. Esto alterará la viscosidad requerida, lo que a menudo resulta en la acumulación de un material gomoso, similar al cemento, algo indeseable en equipos delicados. Si este material también incluye partículas provenientes de un cable sobreflexionado, un portacables o cualquier otra fuente, generalmente se producirá una falla en el riel.

Hoja de ruta de rendimiento

En respuesta a las exigencias de los fabricantes de equipos, los fabricantes de equipos de movimiento lineal trabajan constantemente para superar los límites del rendimiento. Pero antes, deben asegurarse de que dichas mejoras no aumenten inadvertidamente el riesgo de fallos en el movimiento lineal.

Un buen proveedor de sistemas de movimiento lineal ofrecerá una hoja de ruta de rendimiento que destaque los elementos del sistema que pueden diseñarse no solo para los requisitos actuales, sino también con la capacidad de rendimiento necesaria para su uso en futuras generaciones. Este compromiso es especialmente crucial en la fabricación de tecnología avanzada para las ciencias de la vida, la medicina y la biomedicina.

Los sistemas de movimiento lineal no suelen ser los elementos más prominentes en la mayoría de los equipos de tecnología avanzada, ni tampoco una preocupación primordial para la mayoría de los usuarios. Sin embargo, su fallo puede tener graves consecuencias para todos los implicados. Afortunadamente, una atención adecuada al diseño, la instalación, el funcionamiento y el mantenimiento garantiza que los sistemas de movimiento lineal desempeñen un papel fundamental en el funcionamiento continuo, crítico e incluso vital, de los equipos más avanzados para las ciencias biológicas, la medicina y la biomedicina.