Cómo hacer que los sistemas de movimiento lineal sean compatibles con salas limpias

Sistemas con contacto y fricción reducidos.

Si bien a menudo hablamos sobre la importancia de mantener la contaminación fuera de los componentes de movimiento lineal, como las guías lineales y los tornillos, cuando estos sistemas se utilizan en una sala limpia, el objetivo es justo el contrario: evitar que estos componentes introduzcan contaminación en el medio ambiente.

¿Qué es exactamente una sala blanca?

Según la norma ISO 14644-1:2015, “Las salas limpias y los entornos controlados asociados proporcionan el control de la contaminación del aire y, si corresponde, de las superficies, a niveles apropiados para realizar actividades sensibles a la contaminación”.

Las salas limpias se asocian más comúnmente con aplicaciones en las industrias de semiconductores, electrónica y dispositivos médicos, aunque otras industrias, como la aeroespacial, farmacéutica y de alimentos y bebidas, también utilizan entornos de sala limpia en algunas aplicaciones.

La norma ISO 14644-1 califica el nivel de "limpieza" de una sala limpia en una escala de 1 (mejor) a 9 (peor), en función de la cantidad de partículas, divididas en seis rangos de tamaño, que están presentes en un espacio cúbico. metro de aire.

Tenga en cuenta que el estándar de sala limpia al que se hace referencia anteriormente es de la Organización Internacional de Estándares (ISO). También puede ver referencias al estándar federal 209E de EE. UU. en algunos casos, a pesar de que fue revocado en 2001. Las clasificaciones FS 209E pueden tener referencias cruzadas con las clasificaciones ISO, pero tenga en cuenta que los números de clase no se alinean. Por ejemplo, una sala limpia clasificada como clase 1 según FS 209E está clasificada como clase 3 según ISO 14644-1.

La fricción es el enemigo de una sala limpia

El objetivo general cuando se utiliza un sistema de movimiento lineal en una aplicación de sala limpia es mantener la generación de partículas al mínimo. Pero los componentes de movimiento lineal se basan en movimientos de deslizamiento o rodadura, que necesariamente producen partículas debido a la fricción y el desgaste entre las superficies. Entonces, una de las principales áreas de enfoque debe ser reducir la fricción tanto como sea posible.

Esto significa elegir el contacto rodante sobre el contacto deslizante, lo que hace que los rodamientos de bolas lineales y los tornillos de bolas sean una mejor opción que los rodamientos lisos y los tornillos de avance para la mayoría de las aplicaciones de sala limpia.

Sin embargo, los sellos estándar de contacto total en los rodamientos lineales de bolas y los husillos de bolas experimentan un contacto deslizante con el riel guía o el eje del tornillo, por lo que se prefieren los sellos de baja fricción o sin contacto a los diseños de contacto total. Y recientemente, algunos fabricantes han realizado pruebas de conteo de partículas que demuestran cómo los espaciadores de bolas o cadenas de bolas, que separan las bolas y evitan que choquen entre sí mientras recirculan a través del rodamiento, pueden reducir la generación de partículas en las guías de rieles perfilados y las bolas. tornillos.

La lubricación es tanto amiga como enemiga

La lubricación es útil no solo para reducir la fricción y garantizar un funcionamiento adecuado, sino también para “atrapar” algunas de las partículas generadas por un rodamiento lineal o tornillo y evitar su liberación al medio ambiente. Pero la lubricación en sí misma puede ser una fuente de contaminación si se libera a la atmósfera. Esto es especialmente problemático con los husillos de bolas, que pueden "desprenderse" de la lubricación a medida que giran.

Los sellos ayudan a mantener la lubricación dentro del rodamiento lineal o la tuerca esférica, pero los tipos de baja fricción y sin contacto, aunque son ideales porque no generan partículas significativas por sí mismos, pueden permitir que parte de la lubricación se “escurra” y se libere. Esta es la razón por la que muchas aplicaciones de salas limpias requieren un lubricante aprobado para salas limpias. Estas formulaciones especiales no tienen (o tienen menos) aditivos que contienen partículas sólidas, como aluminio, sílice y PTFE.

Los materiales aptos para salas limpias son imprescindibles

Los materiales preferidos para entornos de salas limpias son el acero inoxidable y el PVC, pero el aluminio y el acero al carbono son los materiales principales que se utilizan en los componentes de movimiento lineal. Sin embargo, hay formas de hacer que el aluminio y el acero al carbono estándar sean compatibles con las salas limpias.

El aluminio anodizado, por ejemplo, le otorga una buena resistencia a la corrosión. Y los componentes de acero al carbono se pueden tratar con una capa protectora compatible con salas limpias, como cromo negro o níquel, para evitar la oxidación.

Una amplia gama de guías en miniatura y tornillos en miniatura están disponibles en versiones de acero inoxidable, lo que los convierte en buenas opciones para aplicaciones de sala limpia con carreras más cortas y cargas más livianas. Y las versiones en miniatura generalmente se ofrecen con sellos de baja fricción y baja precarga como opciones estándar, por lo que su generación de partículas es inherentemente menor que sus contrapartes de tamaño completo.

También tenga en cuenta que los sujetadores a menudo están recubiertos con un acabado de óxido negro, que tiene una alta tasa de desprendimiento de partículas, aunque estos componentes sean estáticos. Para aplicaciones de sala limpia, se debe usar hardware de acero inoxidable siempre que sea posible.