Embora falemos frequentemente sobre a importância de manter a contaminação fora dos componentes de movimento linear, como guias lineares e parafusos, quando esses sistemas são usados ​​em uma sala limpa, o objetivo é exatamente o oposto — evitar 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, em níveis adequados para a realização de atividades sensíveis à contaminação”.

Salas limpas são mais comumente associadas a aplicações nas indústrias de semicondutores, eletrônicos e dispositivos médicos, embora outros setores — como aeroespacial, farmacêutico e de alimentos e bebidas — também usem 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 pode ver a Norma Federal Americana 209E mencionada em alguns casos, apesar de ter sido revogada em 2001. As classificações FS 209E podem ser referenciadas às classificações ISO, mas observe que os números das classes não coincidem. 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 utilizar um sistema de movimento linear em uma aplicação de sala limpa é minimizar a geração de partículas. No entanto, os componentes de movimento linear dependem de movimentos de deslizamento ou rolamento, que necessariamente produzem partículas devido ao atrito e desgaste entre as superfícies. Portanto, um dos principais focos deve ser reduzir o atrito ao máximo.

Isso significa escolher o contato rolante em vez do deslizante, tornando os rolamentos lineares de esferas e parafusos de esferas uma escolha melhor do que rolamentos simples e parafusos de avanço 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 apresentam 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. E recentemente, alguns fabricantes realizaram testes de contagem de partículas que demonstram como espaçadores de esferas, ou correntes de esferas — que separam as esferas e evitam que elas colidam umas com as outras enquanto recirculam pelo rolamento — podem reduzir a geração de partículas em guias de trilhos perfilados e fusos de esferas.

A lubrificação é amiga e inimiga
A lubrificação é útil não apenas para reduzir o atrito e garantir o funcionamento adequado, mas também para "reter" algumas das partículas geradas por um rolamento linear ou parafuso, impedindo sua liberação no meio ambiente. No entanto, a própria lubrificação pode ser uma fonte de contaminação se for liberada na atmosfera. Isso é especialmente problemático com parafusos de esferas, que podem "escorregar" a lubrificação à medida que giram.

As vedações ajudam a manter a lubrificação dentro do rolamento linear ou da porca esférica, 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 "escorra" e seja liberada. 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 que contenham partículas sólidas, como alumínio, sílica e PTFE.

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

A anodização do alumínio, por exemplo, confere-lhe boa resistência à corrosão. E 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 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. As versões miniatura são normalmente oferecidas com vedações de baixo atrito e baixa pré-carga como opções padrão, de modo que sua geração de partículas é inerentemente menor do que a de seus equivalentes de tamanho normal.

Lembre-se também de que os fixadores costumam ser revestidos com um acabamento de óxido preto, que apresenta alta taxa de desprendimento de partículas, mesmo sendo componentes estáticos. Para aplicações em salas limpas, ferragens de aço inoxidável devem ser utilizadas sempre que possível.

Sistemas com contato e atrito reduzidos

Uma maneira de eliminar ou reduzir muitas das preocupações levantadas acima é usar componentes e sistemas de movimento linear que sejam inerentemente "limpos". Isso inclui mancais de ar para orientação e motores lineares para acionamento. Ambos os sistemas eliminam o contato deslizante ou rolante, portanto, praticamente não há atrito e geração de partículas.

Por exemplo, um estágio de motor linear com guias de mancais de 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 esteiras porta-cabos em movimento podem gerar partículas. No entanto, isso pode ser resolvido com o uso de cabos e sistemas de gerenciamento de cabos projetados especificamente para salas limpas.

Um exemplo: 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 autoportantes, chamados de "cabos sem trilhos", podem até mesmo eliminar a necessidade de um trilho ou transportador de cabos.