Producción en sala limpia: una demanda del mercado

El moldeo por inyección bajo condiciones de sala limpia es un proceso con gran potencial de mercado a futuro. Su aplicación más importante es para el rubro de piezas médicas, que ofrece un amplio abanico de opciones. Sin embargo, otros sectores como el automotriz, el electrónico y el de comunicaciones, en los cuales los prospectos de demanda van en aumento, también hacen uso de esta tecnología.

Para producción de piezas plásticas vinculadas con estos sectores, la limpieza e higiene son requisitos indispensables. Por esta razón, es imperativo que tanto el proceso de fabricación como los productos terminados cuenten con protección hacia la contaminación (polvo, polen, bacterias, vapores químicos y residuos de células). De este modo, es necesaria una estructura apropiada de manufactura en un ambiente controlado, denominado como sala limpia, que requiere sistemas especiales de ventilación y aire acondicionado.

Los tipos de sala limpia se clasifican de acuerdo con el nivel máximo permitido de conteo de partículas por metro cúbico de aire. El estándar es determinado por la norma ISO 14698, que establece los principios y la metodología básica de un sistema formal para controlar la biocontaminación cuando son utilizadas tecnologías de sala limpia. Así mismo, aunque fue cancelado en 2001, el estándar estadounidense US FED STD 209E continúa siendo una referencia para clasificar estas áreas de trabajo (ver recuadro de las equivalencias entre los estándares ISO y US FED).

Según la compañía alemana fabricante de maquinaria para moldeo por inyección Arburg, usualmente los procesos de inyección de plásticos para el sector médico son catalogados como clase ISO 7 y 8. Como ejemplo de referencia, los tornillos para tejidos óseos que se implantan en seres humanos son producidos en plantas ISO clase 8. Estas partes son posteriormente esterilizadas y empacadas también en condiciones de sala limpia

Inyección en ambiente de sala limpia
Dependiendo de las exigencias de cada aplicación, la estructura de la sala limpia para moldeo por inyección puede variar. Ambientes más o menos controlados dependen de la posición de la máquina y de los procedimientos de fabricación y manejo de las piezas terminadas.

 Condiciones de sala limpia en el área de moldeo. La máquina es operada fuera de la sala limpia, en un "cuarto gris". El ambiente de sala limpia queda únicamente reservado para la unidad de cierre de la inyectora, que es protegida del intercambio con el aire "contaminado" de fuera mediante un módulo especial. Luego, las piezas terminadas son transportadas en una banda cubierta a un cuarto limpio para operaciones posteriores o para empaque. Esta opción de sala limpia permite obtener el ambiente apropiado en áreas reducidas con menores costos energéticos y de mantenimiento.

 Sala limpia para toda la operación. Este método, en el cual la máquina completa opera dentro de condiciones limpias, es particularmente apropiado para compañías que requieren tener varias máquinas bajo este ambiente o cuando son utilizados sistemas de ensamblaje de gran tamaño.

Inyectoras aptas para sala limpia
La maquinaria para transformación de plásticos utilizada en estos ambientes de trabajo debe poseer un diseño especial que permita mantener controlada la contaminación. Así mismo, debe ofrecer excelente desempeño en repetibilidad, para la producción masiva de piezas, y en precisión, para cumplir con los exigentes estándares de calidad que requiere la producción de dispositivos de diagnóstico, implementos médicos y componentes electrónicos, entre otros.

Especialmente, las máquinas eléctricas para moldeo por inyección han encontrado una demanda interesante en este nicho gracias a que algunas de sus características les permiten satisfacer estas expectativas. Es deseable que los equipos utilizados en sala limpia posean motores enfriados con agua y no utilicen lubricantes contaminantes.

"La principal ventaja de las máquinas eléctricas es el menor consumo de energía. También cabe mencionar la precisión de repetición, la posibilidad de realizar movimientos simultáneos y los bajos niveles de ruido. Así mismo, la emisión reducida de partículas y el calor perdido al entorno son esenciales cuando las máquinas se utilizan en una sala limpia climatizada", asegura Anton Deisser, responsable de una de las plantas de B.Braun, compañía familiar que fabrica productos para el sector médico en un área limpia de 3.100 metros cuadrados, ISO 8. La compañía, que cuenta con 35.000 empleados en 50 países, utiliza en su fábrica suiza de Escholzmatt once Allrounder A, de Arburg. Los productos que la empresa fabrica incluyen llaves de varias vías, jeringuillas de perfusión, así como piezas semiterminadas.

La línea de inyectoras Allrounder, de Arburg, cuenta con características técnicas para operaciones flexibles de sala limpia gracias a sus opciones por módulos. En todas las Allrounder A los ejes principales de inyección, dosificación y apertura o cierre del molde son servoeléctricos, y por lo tanto independientes unos de otros, lo cual permite obtener reducciones de tiempo en los ciclos. Los accionamientos con engranaje planetario sin juego y con gran capacidad de carga ofrecen ejes de accionamiento mecánico estables para lograr alta precisión. El elevado rendimiento de los accionamientos y la unidad de cierre con rodillera aportan al proceso un consumo eficaz de energía.

Por su parte, Milacron ofrece sus modelos de inyectoras eléctricas Powerline, que proveen ahorros energéticos de 50 a 80%, así como una operación limpia y silenciosa de alta precisión. Estas máquinas brindan la posibilidad de combinar un amplio rango de fuerzas de cierre y de capacidades de inyección para ajustarse a diversas aplicaciones. Es posible tener combinaciones intercambiables de barriles y tornillos y varias selecciones de torque/velocidad para obtener un proceso versátil. Así mismo, la serie Roboshot es usada para estas aplicaciones.

La compañía suiza fabricante de máquinas de inyección Netstal presenta su máquina ELION, completamente eléctrica, apropiada para aplicaciones de sala limpia porque cuenta con motores encapsulados y enfriados con agua que aseguran una operación libre de emisiones contaminantes. Adicionalmente, los transformadores de plásticos pueden beneficiarse de un bajo consumo energético (70% de ahorro). En 2008, durante la pasada feria de dispositivos médicos MEDTEC, en Stuttgart (Alemania), Netstal presentó el modelo ELION 800-270 en una aplicación de ingeniería médica para producir pipetas de polipropileno en un molde de 32 cavidades bajo condiciones de sala limpia, en ciclos de 6 segundos. Para esta celda de trabajo, Messrs Ilsemann aportó un robot para extraer las piezas terminadas de la máquina, mientras Motan suministró los equipos para alimentación de materiales y la compañía suiza HB-Therm proveyó los controladores de temperatura.

La compañía canadiense Husky ofrece soluciones llave en mano para inyección de plásticos en sala limpia con su línea Hylectric, de máquinas eléctricas. Así mismo, provee sistemas para automatización, sistemas de canal caliente y tecnologías de barrera especialmente pensadas para el mercado médico. Las máquinas Hylectric están disponibles con fuerzas de cierre de 100 a 1.100 toneladas, tiempos de ciclo reducidos, placas reflex para una mejor utilización de la fuerza de cierre con amplio espacio entre columnas y altas tasas de plastificación, entre otras.

Con base en el desarrollo de máquinas para moldeo por inyección enfocadas a tecnología de sala limpia, Engel utiliza un análisis sistemático y la optimización de múltiples factores para ofrecer un diseño de máquina que pueda ser utilizado en ambientes de sala limpia y ser asequible, afirma la empresa fabricante. De acuerdo con la compañía de origen austriaco, inclusive sus modelos básicos de inyectoras, con unidades de cierre con o sin columnas, ofrecen condiciones ideales para la producción de piezas, con riesgo mínimo de contaminación. Por ejemplo, gracias a su construcción sin columnas, la serie Engel Victory ofrece varias ventajas para este tipo de aplicaciones. Las columnas, que pueden recoger suciedad, no son necesarias y la turbulencia en los flujos de aire debida a contornos obstructivos son evitadas. En el caso de máquinas de alto desempeño con columnas, como Engel e-motion T y Engel speed, que comparten la misma plataforma, las columnas cumplen su función de transferir la fuerza y corren de forma limpia, sin necesidad de lubricación. Gracias a un sistema de retorno de aceite para la rodillera, cualquier suciedad a causa de los lubricantes es prevenida.

La alemana KraussMaffei ofrece máquinas de moldeo por inyección y equipos periféricos apropiados para fabricar productos plásticos para las industrias médica y farmacéutica. Sus series de máquinas C, CX y EX están diseñadas específicamente para ambientes productivos en sala limpia. Por ejemplo la serie de máquinas eléctricas EX permite obtener una producción controlada y libre de contaminación. Los motores enfriados por agua no generan polvo o turbulencias de aire. Así mismo, la eficiencia del enfriamiento asegura que estabilidad en los cuartos que requieren control del aire acondicionado.

Durante la feria Plast 2009, llevada a cabo en Italia entre el 24 y el 28 de marzo, Negri Bossi presentó su serie de máquinas totalmente eléctricas Canbel, que representan una de las más recientes innovaciones propuestas por la compañía. Durante la feria, fue exhibido en funcionamiento el modelo VE 160 para aplicaciones en el campo médico, apropiada gracias a la total ausencia de circuitos hidráulicos y a su lubricación "oculta". La prensa funcionó con un molde suministrado por Ibs y fue integrada con el robot Flash 100.

En 2007, Demag Plastics Group modernizó y extendió el rango de fuerza de cierre (3,500 kN and 4,200 kN ) de sus máquinas eléctricas de moldeo por inyección IntElect. De acuerdo con la compañía, desde su lanzamiento hace más de tres años, esta serie de maquinaria ha ganado gran reconocimiento para la fabricación de piezas plásticas para los sectores médico, automotor y electrónico, así como para el micromoldeo, gracias a su alto torque, a su enfriamiento con agua, a sus motores directos para los principales movimientos y a su bajo consumo energético.

Otras compañías que ofrecen maquinaria compatible con ambientes de producción de sala limpia son Billion, Boy, Sacmi y Nissei, entre otras. A la hora de elegir un proveedor de maquinaria de moldeo por inyección para aplicaciones de sala limpia es importante contar con la asesoría de expertos en todas las etapas del proyecto, ya sea que esté pensando en adquirir una única máquina, una celda completa de producción o un sistema llave en mano.

Clasificación de ambientes de sala limpia

Clase ISO	Máx. concentración (partículas/m3 de aire) para partículas de igual o mayor tamaño al mostrado abajo				Clase FED-STD-209E
	0.1μm	0.3 μm	0.5 μm	5μm
1	10
2	100	10	4
3	1000	102	35		1
4	10000	1020	352		10
5	100000	10200	3520	29	100
6	1000000	102000	35200	293	1000
7			352000	2930	10000
8			3520000	29300	100000
9			35200000	293000

Fuente: AirCare Technology Ltd