Com a necessidade urgente de substituir os combustíveis fósseis, os choques frequentes na cadeia de fornecimento de petróleo e gás e os avanços técnicos combinados com custos mais baixos dos sistemas elétricos, o impulso para a eletrificação está transformando a maneira como vivemos e trabalhamos.
Para muitas pessoas, a revolução da eletrificação é mais evidente na proliferação de veículos elétricos nas ruas. Mas a transformação poderá ser ainda mais drástica em setores como a agricultura, a mineração e a produção de energia, tanto a tradicional quanto a renovável. Em praticamente todos os setores que dependem de movimento linear, uma das melhores oportunidades de aproveitar a eletrificação é substituir os atuadores hidráulicos por equivalentes elétricos.
O acionamento linear elétrico envolve a conversão do movimento rotativo, produzido por um motor elétrico, em movimento linear por meio de parafusos de esferas, cremalheira, esteira transportadora ou outros componentes de transmissão. Essa tecnologia pode substituir facilmente sistemas hidráulicos que utilizam uma unidade de energia hidráulica para pressurizar óleo, mangueiras e conexões para fornecer óleo, válvulas para controlar o fluxo de óleo e cilindros hidráulicos para conter o óleo à medida que os pistões movem a carga em resposta às variações de pressão do óleo.
O uso da hidráulica para realizar trabalhos remonta a milhares de anos e a primeira prensa hidráulica – o protótipo dos atuadores hidráulicos atuais – foi patenteada em 1795. Os sistemas hidráulicos comprovaram que são eficazes e principalmente confiáveis. Dito isso, por que dar preferência para o acionamento elétrico e por que tantos setores estão fazendo a conversão para o acionamento elétrico?
Eficiência
As unidades de energia hidráulica requerem energia elétrica própria. No entanto, elas apresentam cerca de metade da eficiência em comparação com os atuadores lineares elétricos na conversão de energia elétrica em trabalho físico. Além disso, a unidade hidráulica precisa estar sempre funcionando para manter a pressão, enquanto um motor elétrico consome pouca ou nenhuma energia quando não está em movimento. Muitas aplicações de movimento linear se movem apenas de forma intermitente, portanto, a transição do sistema hidráulico para o elétrico pode gerar enormes economias no uso e nos custos de energia.
Precisão e controles melhores
Os atuadores elétricos são incapazes de realizar movimentos precisos. O pistão tem uma amplitude de movimento limitada definida pelo comprimento do cilindro, e as variações na pressão e na viscosidade do óleo tornam impossível um posicionamento ultrapreciso. Por outro lado, um servo motor combinado com um atuador linear de alta qualidade é capaz de realizar posicionamentos extremamente precisos e o atuador pode ter praticamente qualquer comprimento que a aplicação exigir.
Minimizando problemas de manutenção e aumentando a confiabilidade
Os sistemas hidráulicos incorporam muitos componentes que requerem manutenção e estão sujeitos a problemas de desempenho e falhas graves. A unidade de energia hidráulica é em si um dispositivo complicado e os muitos componentes adicionais, dentre os quais o cilindro, as válvulas de controle, filtros de óleo, mangueiras, conexões e muitos outros, são todos possíveis fontes de problemas. O óleo pode ficar sujo, as variações de temperatura podem afetar sua viscosidade e com certeza ocorrerão vazamentos. A manutenção desses sistemas é cara e o custo pelo tempo de inatividade quando falham pode ser devastador.
Por outro lado, os motores elétricos e os atuadores lineares são dispositivos relativamente simples que exigem pouca manutenção. E são muito mais confiáveis sob uma ampla variedade de condições, incluindo temperaturas extremas, cenários de lavagem, aplicações expostas a intempéries e atmosferas perigosas, desde que especificados corretamente.
Responsabilidade ambiental
Conforme mencionado, as unidades de energia hidráulica são muito ineficientes na conversão de energia elétrica em trabalho. Mas isso é apenas o início. Em aplicações externas, a energia normalmente é fornecida por um gerador a diesel sujo e barulhento. A própria unidade de energia hidráulica também é uma importante fonte de poluição sonora. Das maiores preocupações ambientais, praticamente todos os sistemas hidráulicos já criados tiveram vazamentos em algum momento, alguns de forma catastrófica. Os vazamentos em ambientes industriais podem contaminar produtos e processos, ao passo que os vazamentos no exterior prejudicam as comunidades, a vida selvagem, o abastecimento de água e muito mais.
Os atuadores elétricos têm eficiência energética muito superior. Em aplicações externas, podem usar uma fonte de alimentação menor e mais silenciosa ou até mesmo funcionar com baterias. Os motores elétricos são muito silenciosos, especialmente quando comparados a unidades de energia hidráulica. E, claro, os atuadores elétricos não precisam de fluidos pressurizados, portanto não há nada para vazar.
Custo total
Dependendo da arquitetura da solução, o custo inicial de um sistema de acionamento elétrico pode ser superior ao de um sistema hidráulico. No entanto, as vantagens do acionamento elétrico em relação aos custos substancialmente mais baixos de energia, manutenção, tempo de inatividade e limpeza ambiental o levam a uma clara vitória em termos de acessibilidade operacional a longo prazo.
Capacidades inovadoras
Cada atuador hidráulico é, em essência, um sistema próprio e isolado. A coordenação do movimento entre múltiplos sistemas hidráulicos só pode ser realizada a um nível relativamente rudimentar – não com a precisão necessária para aplicações industriais altamente integradas, sistemas móveis controlados de forma autônoma, robôs colaborativos e outras inovações que estão mudando o mundo de hoje.
Além disso, as bombas de ar comprimido ou hidráulicas nem sempre estão disponíveis em uma configuração específica ou até mesmo são desejáveis em uma máquina específica. Por outro lado, a energia elétrica está quase sempre disponível para acionar interruptores de painéis, sensores, displays, PLCs e outros dispositivos necessários para sistemas de alto desempenho. Faz sentido utilizar a mesma fonte de energia para simplificar sua máquina e, ao mesmo tempo, permitir um controle de movimento mais preciso e coordenado. É o movimento elétrico, não o hidráulico, que está criando o futuro.
Uma transição simples para a excelência elétrica
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