7 razões para considerar a troca de seus atuadores pneumáticos e hidráulicos por cilindros elétricos

Por conteúdo patrocinado | 14 de agosto de 2023

Durante décadas, os atuadores pneumáticos e hidráulicos foram tecnologias de referência no espaço de automação industrial, mas apresentam tantas desvantagens quanto vantagens, principalmente os atuadores pneumáticos. Enquanto isso, os cilindros elétricos fizeram grandes avanços, a tal ponto que OEMs e integradores de sistemas os escolhem cada vez mais sempre que possível. Em comparação com as tecnologias pneumáticas e hidráulicas, os cilindros elétricos oferecem eficiência e desempenho de posicionamento significativamente maiores, bem como manutenção e tempo de inatividade reduzidos em um pacote menor. O resultado é o menor custo total de propriedade (TCO) das três tecnologias.

Com os avanços técnicos contínuos, os cilindros elétricos podem gerar forças competitivas com os atuadores pneumáticos e com uma porcentagem dos atuadores hidráulicos. Para aplicações industriais, os cilindros pneumáticos e hidráulicos não devem mais ser considerados um dado adquirido. Vejamos sete razões pelas quais você deve considerar cilindros elétricos em seu próximo projeto.

A terminologia comum é chamar cilindros de atuadores pneumáticos e hidráulicos, mas isso está incorreto. Na verdade, estas são soluções em nível de sistema:

Atuadores Pneumáticos: Atuadores pneumáticos geram movimento através de ar comprimido. Um atuador pneumático típico consiste em um cilindro de ar, um compressor ou suprimento de ar comprimido, mangueiras e dispositivos auxiliares como vedações, válvulas, reguladores, filtros, etc. Os cilindros de ação única usam ar comprimido para uma única direção e uma mola para o retornar. Os cilindros pneumáticos de dupla ação utilizam ar comprimido para extensão e retração.

Atuadores Hidráulicos: Os atuadores hidráulicos usam um modelo semelhante aos atuadores pneumáticos, exceto que, em vez de transferir força por meio de ar comprimido, eles usam um fluido hidráulico não compressível. O atuador consiste em um cilindro hidráulico, uma bomba, um reservatório de fluido, filtros auxiliares, etc.

Cilindros Elétricos: Os cilindros elétricos usam um motor elétrico para acionar um atuador tipo haste (veja a Figura 1). Fora do acionamento do motor e do dispositivo de feedback (normalmente um encoder), eles só precisam de cabeamento para operar. Os cilindros elétricos oferecem uma série de vantagens em relação aos atuadores pneumáticos e hidráulicos.

Figura 1: Um cilindro elétrico, como oBeckhoff AA3000, consiste em um motor elétrico que aciona um atuador tipo haste roscada.

Uma das maiores desvantagens dos atuadores pneumáticos e hidráulicos é que os compressores ou bombas precisam funcionar constantemente para manter as linhas carregadas, mesmo quando os cilindros estão ociosos. A eficiência do atuador pneumático varia de 10% a 25%, embora esse número caia com o tempo, à medida que as vedações se degradam e surgem vazamentos nas mangueiras de abastecimento. Os atuadores hidráulicos são um pouco melhores com cerca de 40% de eficiência.

Em contraste, os cilindros elétricos consomem energia apenas quando o motor está girando para mover o cilindro. Como resultado, podem atingir eficiências tão elevadas como 80%, para um consumo de energia substancialmente inferior ao das outras duas tecnologias. Este é um ponto importante, especialmente porque se espera que a vida útil dos activos industriais seja medida em décadas. Um atuador pneumático pode ter um custo total de aquisição (TCA) menor do que um cilindro elétrico, mas um cilindro elétrico terá um TCO significativo ao longo da vida útil do produto.

O pensamento costumava ser que os cilindros hidráulicos oferecem mais força, seguidos pelos cilindros pneumáticos e depois pelos cilindros elétricos. Essa situação mudou. Cilindros elétricos avançados como o AA3000 podem produzir forças de pico de até 25 kN (veja a barra lateral). Isso é compatível com qualquer atuador pneumático. Os cilindros elétricos não estão sendo posicionados como um substituto geral para todos os atuadores hidráulicos, mas são opções viáveis ​​em uma porcentagem significativa de casos, especialmente considerando os outros recursos que eles trazem, como…

Os cilindros elétricos oferecem funcionalidade completa de controle de movimento baseada em servo. Oferecem alta precisão e repetibilidade; a resolução depende do feedback e da fidelidade mecânica do sistema. Os cilindros elétricos podem direcionar a carga para qualquer posição ao longo do curso e suportar perfis de aceleração complexos. A folga depende dos elementos mecânicos do sistema, particularmente da caixa de engrenagens, mas é consistentemente melhor que a dos atuadores pneumáticos.