Instrumentos de laboratorio y fiabilidad

En el análisis de laboratorio, la fiabilidad desempeña un papel central. Para poder seguir el ritmo requerido, los equipos de laboratorio no solo deben ser absolutamente fiables desde el punto de vista funcional, sino que también deben tener una larga vida útil. En lo que a los resultados se refiere, la repetibilidad y la precisión son fundamentales para obtener resultados perfectamente reproducibles. Para diseñar máquinas de análisis de laboratorio que sean fiables en estos dos aspectos, es necesario prestar especial atención a las opciones de diseño y la selección de los motores. Pasemos a explicar esto.

Fiabilidad: un factor crucial para los instrumentos de laboratorio

Para ser rentable y satisfacer las expectativas del mercado, una máquina de laboratorio debe ofrecer una cadencia de análisis extremadamente alta. No es infrecuente que este tipo de equipos funcione las 24 horas del día. Este es uno de los motivos por el que el funcionamiento debe ser óptimo, simplemente para evitar paradas de la producción. El más mínimo fallo de funcionamiento afectaría a todo el proceso de análisis y se perdería un valioso tiempo de funcionamiento. Por ello, la clave de los buenos diseños es basar los dispositivos en componentes fiables que ofrezcan una larga vida útil y un buen nivel de calidad.

Las temperaturas de funcionamiento, la trazabilidad y la limpieza de los suministros, la estanqueidad de los equipos, la precisión de la cantidad pipeteada... Estos son solo algunos de los factores que deben tenerse en cuenta para garantizar la repetibilidad y reproducibilidad de los movimientos y la fiabilidad del análisis. Más concretamente, debe prestarse una mayor atención a los subconjuntos utilizados para proporcionar el resultado de la prueba. Estos subconjuntos realizan todos los movimientos motorizados requeridos para poner en contacto la muestra de análisis con los reactivos seleccionados. Fundamentalmente, estos movimientos son el transporte y el pipeteado.

Buenas prácticas de diseño para garantizar la fiabilidad de los instrumentos de laboratorio:

1. Se deben tener en cuenta las especificaciones de ensamblaje para cada componente. Incluso si uno se sintiera tentado a ignorar las especificaciones para ahorrar costes, una calidad no óptima del conjunto puede provocar desviaciones de la repetibilidad entre los diferentes productos fabricados, lo que debe evitarse para no menoscabar la fiabilidad.
2. Se deben eliminar los ajustes que dependen del operador y que están sujetos a interpretación. La inclusión de la intervención humana durante la configuración supone un riesgo de discrepancias en los resultados de una persona a otra. Es posible que el operador no introduzca correctamente los ajustes o que las instrucciones no sean lo suficientemente claras. De la misma manera, si las piezas mecánicas incluyen una opción de ajuste, existe el riesgo de que esta configuración se pierda con el tiempo y de que sea necesario un reajuste.
3. No se ha de escatimar en precisión, tanto de los componentes en sí como de las interfaces entre los componentes.
4. Se debe mantener el control de la cadena de calidad completa tanto en lo referente a la calidad del proveedor como a las pruebas de aceptación de las piezas antes del ensamblaje.
    

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Opciones de diseño: cómo mantener un estricto control de la precisión de movimiento

El principal desafío para el diseño es obtener el nivel de calidad adecuado a un coste bajo eligiendo las mejores opciones técnicas para la función deseada y la vida útil prevista para la máquina. En lo relativo a la precisión de movimiento, hay varias opciones:

• Sensores de final de carrera y motor paso a paso. Si el motor está dimensionado correctamente, esta combinación permite controlar la posición, pero sin feedback.
• Encoders y motor paso a paso. Esta combinación garantiza información instantánea de la posición exacta. Si se desea maximizar la precisión del movimiento, esta es la mejor opción. Sin embargo, los encoders son normalmente más caros que los sensores de final de carrera.
   

En lugar de un motor paso a paso, también es posible utilizar un motor EC (también llamado motor BLDC), que irá incluso más allá en términos de capacidad de control y servocontrol de los movimientos.

Con su inteligencia de a bordo, los motores BLDC proporcionan feedback del funcionamiento del motor, lo que simplifica significativamente el control. Sin embargo, los motores BLDC son más caros que los motores paso a paso. Por ello, algunas veces es preferible usar motores paso a paso en combinación con sensores de final de carrera o encoders.

En cualquier caso, cuando se trata de maximizar la vida útil, las tecnologías brushless son la mejor opción, ya que la inclusión de motores con escobillas podría limitar la vida útil.

Vida útil y piezas de desgaste

Para proporcionar una fiabilidad extraordinaria, los motores de los instrumentos de laboratorio deben ofrecer una larga vida útil. Por ello, debe elegirse entre las diferentes gamas de productos disponibles, ya que no todos los motores permiten superar este desafío. Algunas tecnologías motrices solo ofrecen 3000 horas de funcionamiento, mientras que otras pueden llegar a alcanzar las 20 000 horas.

Además, si hay defectos de ensamblaje o si los motores terminan funcionando fuera de su rango nominal, disminuirá su vida útil. Por ello, se recomienda encarecidamente seguir las recomendaciones del fabricante. La misma regla se aplica a todos los componentes involucrados en el movimiento: rodamientos, piñones, correas y conmutadores. Para estos componentes también es necesario pensar cuidadosamente en las piezas de desgaste.

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