Con l'urgente necessità di sostituire i combustibili fossili, i ripetuti shock alla catena di approvvigionamento di petrolio e gas e i progressi tecnici combinati con la riduzione dei costi dei sistemi elettrici, la spinta verso l'elettrificazione sta trasformando il nostro modo di vivere e lavorare.
Per molti, la rivoluzione dell'elettrificazione è più evidente nella proliferazione dei veicoli elettrici in circolazione. Ma la trasformazione potrebbe essere ancora più drastica in settori come l'agricoltura, l'industria mineraria e la produzione di energia tradizionale e rinnovabile. Per qualsiasi industria che si basa sul motion lineare, una delle migliori opportunità di trarre vantaggio dall'elettrificazione è la sostituzione degli attuatori idraulici con equivalenti elettrici.
L'attuazione lineare elettrica prevede la conversione del motion rotatorio, prodotto da un motore elettrico, in motion lineare, mediante vite a sfera, cremagliera, nastro trasportatore o altri componenti di trasmissione. Questa tecnologia può facilmente sostituire i sistemi idraulici che utilizzano una centralina idraulica per pressurizzare il petrolio, tubi flessibili e raccordi per erogare il petrolio, valvole per controllarne il flusso e cilindri idraulici per contenerlo mentre i pistoni spostano il carico in risposta alla variazione della pressione.
L'uso dell'idraulica per eseguire lavori risale a tempi antichi e la prima pressa idraulica - il prototipo degli attuali attuatori idraulici - fu brevettata nel 1795. Questi sistemi idraulici si sono dimostrati efficaci e per lo più affidabili. Quindi, perché sarebbe preferibile l'azionamento elettrico e perché così tante industrie si stanno convertendo all'elettrico?
Efficienza
Le centraline idrauliche richiedono un'alimentazione elettrica propria. Tuttavia, sono circa la metà più efficienti rispetto agli attuatori lineari elettrici nel convertire l’energia elettrica in lavoro fisico. Inoltre, la centralina idraulica deve essere sempre in funzione per mantenere la pressione, mentre un motore elettrico assorbe poca o nessuna energia quando non è in movimento. Molte applicazioni di motion lineare si muovono solo in modo intermittente, quindi la transizione da idraulico a elettrico può produrre enormi risparmi in termini di consumo energetico e di costi.
Controllo e precisione migliorati
Gli attuatori idraulici non sono in grado di eseguire movimenti di precisione. Il pistone ha un campo di motion limitato, definito dalla lunghezza del cilindro, e le variazioni di pressione e viscosità del petrolio rendono impossibile un posizionamento ultrapreciso. Al contrario, un servomotore abbinato a un attuatore lineare di alta qualità è in grado di assicurare un posizionamento estremamente preciso e l'attuatore può essere di qualsiasi lunghezza richiesta dall'applicazione.
Riduzione al minimo dei problemi di manutenzione e aumento dell'affidabilità
I sistemi idraulici incorporano molti componenti che richiedono manutenzione e sono soggetti a problemi di prestazioni e a veri e propri guasti. La centralina idraulica è di per sé un dispositivo complicato, a cui si aggiungono molti altri componenti, tra cui il cilindro, le valvole di controllo, i filtri del petrolio, i tubi flessibili, i raccordi e altro ancora, tutti potenziali fonti di problemi. L'olio può sporcarsi, le variazioni di temperatura possono influenzarne la viscosità ed è probabile che si verifichino perdite. La manutenzione di questi sistemi è costosa e il costo dei tempi di inattività quando si guastano può essere molto elevato.
I motori elettrici e gli attuatori lineari, invece, sono dispositivi relativamente semplici che richiedono poca manutenzione. Inoltre, se specificati correttamente, sono molto più affidabili in un'ampia gamma di condizioni, tra cui temperature estreme, washdown, applicazioni esposte alle intemperie e atmosfere pericolose.
Responsabilità ambientale
Come già segnalato, le centraline idrauliche sono molto inefficienti nel convertire l'energia elettrica in lavoro. Ma questo è solo l'inizio. Nelle applicazioni outdoor, l'alimentazione è tipicamente fornita da un generatore diesel sporco e rumoroso. Anche la centralina idraulica è una delle principali fonti di inquinamento acustico. La cosa più preoccupante per l'ambiente è che praticamente tutti i sistemi idraulici mai creati hanno prima o poi avuto delle perdite, a volte catastrofiche. Le perdite in un ambiente industriale possono contaminare i prodotti e i processi, mentre le perdite all'aperto danneggiano le comunità, la fauna selvatica, le riserve idriche e altro ancora.
Gli attuatori elettrici sono molto più efficienti dal punto di vista energetico. Nelle applicazioni all'aperto, possono utilizzare un'alimentazione più piccola e silenziosa o anche funzionare a batterie. I motori elettrici sono molto silenziosi, soprattutto rispetto alle centraline idrauliche. Inoltre, naturalmente gli attuatori elettrici non necessitano di fluidi in pressione, quindi non ci sono perdite.
Costo totale
A seconda dell'architettura della soluzione, il costo iniziale di un sistema di azionamento elettrico può essere superiore a quello di un sistema idraulico. Tuttavia, i vantaggi dell'azionamento elettrico in termini di notevole riduzione dei costi energetici, di manutenzione, di tempi di inattività e di pulizia dell'ambiente ne fanno il chiaro vincitore per quanto riguarda l'accessibilità operativa a lungo termine.
Capacità innovative
Ogni attuatore idraulico è essenzialmente un sistema isolato. Il coordinamento del motion tra più sistemi idraulici può essere eseguito solo a un livello relativamente grezzo, non con la precisione necessaria per applicazioni industriali altamente integrate, sistemi mobili a controllo autonomo, robot collaborativi e altre innovazioni che stanno cambiando il mondo di oggi.
Inoltre, le pompe ad aria compressa o idrauliche non sono sempre disponibili in un determinato ambiente o desiderabili su una determinata macchina. Al contrario, l'energia elettrica è quasi sempre disponibile per far funzionare gli interruttori del pannello, i sensori, i display, i PLC e altri dispositivi necessari per i sistemi ad alte prestazioni. È logico attingere alla stessa fonte di alimentazione per semplificare la macchina e consentire un controllo del motion più preciso e coordinato. Il motion elettrico, e non quello idraulico, sta creando il futuro.
Una semplice transizione verso l'eccellenza elettrica
Ti stai chiedendo come funziona il controllo dei motori elettrici, se è adatto alla tua applicazione e come iniziare? Kollmorgen ha le risposte che cerchi, le tecnologie di motion necessarie per ottenere prestazioni ottimali e i partner che possono aiutarti a scegliere l'accoppiata motion/attuatore più adatta praticamente a qualsiasi esigenza.
Investiamo continuamente in ricerca e sviluppo per migliorare i nostri progetti di motori, azionamenti e controlli per aumentare la potenza, la densità di coppia e la facilità d'uso. Ad esempio, abbiamo sviluppato avvolgimenti specializzati per i motori e utilizziamo materiali avanzati per i magneti permanenti per fornire la massima coppia nel formato più compatto, riducendo al minimo il consumo energetico.
Una specialità di Kollmorgen è lavorare direttamente con i clienti per comprendere le loro esigenze applicative e progettare in modo collaborativo una soluzione ottimale. Per esempio, leggi come i nostri esperti di motion hanno aiutato l'industria petrolifera a passare dall'idraulico all'elettrico in alcune delle applicazioni più impegnative, tra cui i veicoli a comando remoto, le operazioni sottomarine e le attrezzature per il fondo pozzo. Inoltre, non dimenticare di consultare il nostro strumento online Motioneering per un semplice dimensionamento dei motori da utilizzare con attuatori lineari come viti a sfera, cremagliere e nastri trasportatori.
Possiamo anche guidarti verso il partner giusto per abbinare il tuo motore e il tuo azionamento Kollmorgen con l'attuatore lineare ottimale per le tue esigenze applicative. Tutto inizia con l'esplorazione di queste esigenze. Contattaci oggi stesso e parliamo, da ingegnere a ingegnere, di come passare dai sistemi idraulici di vecchia concezione al tuo futuro fatto di azionamenti elettrici più semplici, precisi, efficienti ed ecologici.
