Embora frequentemente falemos sobre a importância de manter a contaminação longe de componentes de movimento linear, como guias lineares e fusos, quando esses sistemas são usados ​​em uma sala limpa, o objetivo é justamente o oposto — impedir que esses componentes introduzam contaminação no ambiente.

O que exatamente é uma sala limpa?
De acordo com a norma ISO 14644-1:2015, “Salas limpas e ambientes controlados associados proporcionam o controle da contaminação do ar e, se apropriado, das superfícies, a níveis adequados para a realização de atividades sensíveis à contaminação”.

As salas limpas são mais comumente associadas a aplicações nas indústrias de semicondutores, eletrônica e de dispositivos médicos, embora outras indústrias — como aeroespacial, farmacêutica e de alimentos e bebidas — também utilizem ambientes de salas limpas em algumas aplicações.

A norma ISO 14644-1 classifica o nível de "limpeza" de uma sala limpa em uma escala de 1 (melhor) a 9 (pior), com base no número de partículas — divididas em seis faixas de tamanho — presentes em um metro cúbico de ar.

Observe que a norma para salas limpas mencionada acima é da Organização Internacional de Normalização (ISO). Você também poderá encontrar referências à norma federal americana FS 209E em alguns casos, apesar de ela ter sido revogada em 2001. As classificações da FS 209E podem ser comparadas com as classificações da ISO, mas observe que os números das classes não correspondem. Por exemplo, uma sala limpa classificada como classe 1 pela FS 209E é classificada como classe 3 pela ISO 14644-1.

O atrito é o inimigo de uma sala limpa.
O objetivo principal ao usar um sistema de movimento linear em uma sala limpa é minimizar a geração de partículas. No entanto, os componentes de movimento linear dependem de deslizamentos ou rolamentos, que inevitavelmente produzem partículas devido ao atrito e ao desgaste entre as superfícies. Portanto, um dos principais focos deve ser reduzir o atrito ao máximo.

Isso significa optar pelo contato rolante em vez do contato deslizante — tornando os rolamentos lineares de esferas e os fusos de esferas uma escolha melhor do que os mancais de deslizamento e os fusos trapezoidais para a maioria das aplicações em salas limpas.

No entanto, as vedações padrão de contato total em rolamentos lineares de esferas e fusos de esferas sofrem contato deslizante com o trilho guia ou eixo do fuso, portanto, vedações de baixo atrito ou sem contato são preferíveis aos projetos de contato total. Recentemente, alguns fabricantes realizaram testes de contagem de partículas que demonstram como espaçadores de esferas, ou correntes de esferas — que separam as esferas e impedem que colidam umas com as outras enquanto recirculam pelo rolamento — podem reduzir a geração de partículas em trilhos guia perfilados e fusos de esferas.

A lubrificação é ao mesmo tempo amiga e inimiga.
A lubrificação é útil não apenas para reduzir o atrito e garantir o funcionamento adequado, mas também para "capturar" algumas das partículas geradas por um rolamento linear ou fuso, evitando sua liberação no ambiente. No entanto, o próprio lubrificante pode ser uma fonte de contaminação se liberado na atmosfera. Isso é especialmente problemático com fusos de esferas, que podem expelir lubrificante durante a rotação.

As vedações ajudam a manter a lubrificação dentro do rolamento linear ou da porca de esferas, mas os tipos de baixo atrito e sem contato — embora ideais por não gerarem partículas significativas por si só — podem permitir que parte da lubrificação "vaze". É por isso que muitas aplicações em salas limpas exigem um lubrificante aprovado para salas limpas. Essas formulações especiais não contêm (ou contêm menos) aditivos com partículas sólidas, como alumínio, sílica e PTFE.

Materiais adequados para salas limpas são imprescindíveis.
Os materiais preferenciais para ambientes de salas limpas são o aço inoxidável e o PVC, mas o alumínio e o aço carbono são os principais materiais utilizados em componentes de movimento linear. No entanto, existem maneiras de tornar o alumínio e o aço carbono padrão compatíveis com ambientes de salas limpas.

A anodização do alumínio, por exemplo, confere-lhe boa resistência à corrosão. E os componentes de aço carbono podem ser tratados com um revestimento protetor compatível com salas limpas, como cromo preto ou níquel, para evitar a oxidação.

Uma ampla gama de guias e parafusos em miniatura está disponível em versões de aço inoxidável, tornando-os ótimas opções para aplicações em salas limpas com cursos mais curtos e cargas mais leves. Além disso, as versões em miniatura geralmente são oferecidas com vedações de baixo atrito e baixa pré-carga como itens de série, de modo que sua geração de partículas é inerentemente menor do que a de suas contrapartes de tamanho normal.

Lembre-se também de que os fixadores geralmente possuem um revestimento de óxido preto, que libera partículas com alta frequência, mesmo sendo componentes estáticos. Para aplicações em salas limpas, recomenda-se o uso de ferragens de aço inoxidável sempre que possível.

Sistemas com contato e atrito reduzidos

Uma forma de eliminar ou reduzir muitas das preocupações mencionadas acima é utilizar componentes e sistemas de movimento linear que sejam inerentemente "limpos". Isso inclui mancais de ar para guia e motores lineares para acionamento. Ambos os sistemas eliminam o contato deslizante ou de rolamento, portanto, praticamente não apresentam atrito nem geração de partículas.

Por exemplo, um estágio de motor linear com guias de rolamento a ar não apresenta — em teoria — atrito e, portanto, não gera partículas. No entanto, em situações reais, o gerenciamento de cabos ainda é uma preocupação, pois cabos e porta-cabos em movimento podem gerar partículas. Mas isso pode ser resolvido com o uso de cabos e sistemas de gerenciamento de cabos projetados especificamente para salas limpas.

Um exemplo disso: alguns fabricantes de cabos oferecem produtos com revestimentos especiais de baixo atrito para minimizar a geração de partículas, e alguns fabricantes de trilhos para cabos oferecem sistemas que reduzem o desgaste entre as seções da corrente por meio do uso de juntas resistentes à abrasão. Para comprimentos de cabo mais curtos, os cabos planos e autossustentáveis, também chamados de "cabos sem trilho", podem até mesmo eliminar a necessidade de um trilho ou suporte para cabos.