Los actuadores hidráulicos han sido durante mucho tiempo la opción preferida para los ingenieros que buscan producir grandes fuerzas o mover cargas pesadas. Hoy, sin embargo, un número creciente de ingenieros está eligiendo actuadores electromecánicos sobre sus contrapartes hidráulicos.
Una razón importante para este cambio es que los actuadores electromecánicos tienden a ser más pequeños y livianos, ya que no requieren bombas, acumuladores, tanques de aceite ni tuberías. En su lugar, utilizan un husillo de bola o rodillo de precisión para crear fuerza, obteniendo potencia de un motor eléctrico conectado. Esto también facilita la integración de actuadores electromecánicos en el sistema de control electrónico de una máquina. Otro beneficio de los actuadores electromecánicos es que, debido a su diseño, tienden a ser más silenciosos que los actuadores hidráulicos.
Los sistemas electromecánicos también pueden operar a un rango más amplio de velocidad y potencia que los equipos hidráulicos, y ofrecen un mayor nivel de precisión posicional, dice Tarek Bugaighis, presidente de Ewellix USA (anteriormente SKF Motion Technologies), un proveedor de actuadores, pilares, bolas y tornillos de rodillos y guías y sistemas lineales. "También trabajan de manera más consistente", agrega. “La viscosidad de los aceites hidráulicos puede cambiar con el tiempo y la temperatura, afectando el rendimiento de la máquina. Los sistemas electromecánicos continúan trabajando con tolerancias precisas y, debido a que sus partes móviles se basan en una tecnología de rodamiento de elementos rodantes bien comprendida, es posible predecir sus vidas operativas bajo un conjunto dado de condiciones operativas ".
A pesar de las aparentes ventajas de ingeniería de la actuación electromecánica, Bugaighis señala que un factor importante que afecta el uso más amplio de la tecnología ha sido su factor de costo inicial. "Sobre una base por actuador, el precio de compra inicial de las máquinas eléctricas es ciertamente más alto que sus contrapartes hidráulicas", dijo. “Sin embargo, cuando se ve desde una perspectiva de costo total, este argumento rara vez tiene influencia. Durante todo el ciclo de vida de una máquina, los actuadores electromecánicos ofrecen fuentes de ahorro que superan con creces su mayor costo inicial ", agrega.
Tarek Bugaighis, presidente de Ewellix USA (anteriormente SKF Motion Technologies).
· Eficiencia energética. Los sistemas hidráulicos tienen múltiples fuentes de pérdida de energía desde la conversión inicial de energía eléctrica en movimiento para impulsar la bomba hidráulica, pérdidas dentro de la bomba, fricción de fluido en las tuberías de transmisión y más pérdidas dentro del actuador. "En general, es probable que un sistema hidráulico entregue solo alrededor del 44 por ciento de su potencia de entrada a la carga", dice Bugaighis. “Los sistemas electromecánicos, por el contrario, pierden energía solo debido a los límites de la eficiencia del motor y a través de la fricción en la caja de engranajes y los componentes del actuador. Un actuador electromecánico normalmente transferirá el 80 por ciento de su potencia de entrada a la carga. Además, aunque las bombas hidráulicas deben funcionar continuamente en la mayoría de las aplicaciones para garantizar una respuesta adecuada de la máquina, el consumo de energía de los actuadores electromecánicos es cero cuando no se utilizan. Esto significa que los actuadores eléctricos pueden pagar sus costos iniciales solo en ahorros de energía en unos pocos meses ".
· Calor reducido. La energía perdida en las máquinas hidráulicas se convierte en calor. En aplicaciones de precisión, como las máquinas de moldeo de plástico, este calor debe eliminarse con enfriadores, lo que aumenta aún más la demanda total de energía, dice Bugaighis. Debido a su mayor eficiencia, las máquinas accionadas eléctricamente requieren solo alrededor del 35% de la energía de enfriamiento de un equivalente hidráulico.
· Tiempos de ciclo más cortos. Según Bugaighis, la mayor velocidad y la capacidad de control mejorada de los actuadores electromecánicos pueden permitir que las máquinas funcionen más rápido, aumentando la producción. “Tome la soldadura por puntos robótica en la industria automotriz, por ejemplo. Cuando un fabricante de automóviles japonés cambió a unas pinzas de soldadura electromecánicas, este cambio, junto con la mayor velocidad de los nuevos actuadores, permitió un aumento en el rendimiento del 10%, equivalente a más de 100 estructuras de carrocería de vehículos cada día”, dice.
· Uso mejorado del material. La precisión y la consistencia mejoradas significan que las máquinas accionadas eléctricamente tienden a ofrecer el doble de repetibilidad que las alternativas hidráulicas, reduciendo así la chatarra. "Incluso en aplicaciones que producen componentes de baja precisión, los ahorros de la reducción de desperdicio y las mejoras de calidad pueden superar el costo adicional del actuador en dos años o menos", dice Bugaighis.
· Mayor tiempo de actividad. Los dispositivos hidráulicos dependen de una red de válvulas, mangueras, filtros y sellos; es probable que una falla en cualquiera de las partes del sistema detenga toda la máquina hasta que se pueda identificar y reparar el problema. Las máquinas eléctricas tienen menos piezas de desgaste, y todas están ubicadas dentro del mecanismo de husillo de bola o rodillo y la caja de engranajes. Un problema con un actuador eléctrico generalmente se puede solucionar cambiando rápidamente el dispositivo afectado.
· Mantenimiento simplificado. Tener menos gastos recurrentes, como la necesidad de comprar aceite, filtros o sellos para sistemas hidráulicos, significa que las máquinas con sistemas electromecánicos no tienen que detenerse por mucho tiempo para reemplazar piezas.
"Juntos, estos beneficios se suman a ahorros de varias decenas de miles de dólares por año para una máquina de producción típica", dice Bugaighis. "Poco menos de la mitad de esos ahorros provienen de áreas distintas al uso de energía".
