Cambio de Hidráulico a Actuadores Eléctricos: Consideraciones Clave

A medida que la globalización fomenta más competencia, los fabricantes buscan mantenerse adelante transformando procesos clave, incluyendo la conversión de sistemas hidráulicos a eléctricos.

Tanto cilindros hidráulicos como actuadores eléctricos ofrecen beneficios para aplicaciones de movimiento lineal. La hidráulica brinda alta fuerza a costos accesibles, mientras los actuadores eléctricos ofrecen las mismas capacidades con flexibilidad, precisión y fiabilidad añadidas.

En este artículo le ayudamos a entender la conversión de sistema hidráulico a actuador eléctrico, los parámetros clave y sus beneficios potenciales.

Parámetros Clave a Considerar

Fuerza

Los cilindros hidráulicos operan a altas presiones. Uno de 3 pulgadas a 2,200 psi genera alrededor de 15,000 lbf. Mientras tanto, actuadores eléctricos con husillos de rodillos entregan 50,000 lbf.

Los actuadores eléctricos son más atractivos porque generan fuerza instantáneamente, mientras los sistemas hidráulicos necesitan tiempo para acumularla.

Control de Movimiento

Los actuadores eléctricos ofrecen control mucho más preciso que los cilindros hidráulicos. Los motores eléctricos se controlan rápida y fácilmente con dispositivos de retroalimentación como encoders. También permiten posicionamiento infinito: pueden detenerse en cualquier punto de su carrera.

Los cilindros hidráulicos dependen de válvulas para controlar flujo, menos preciso, pero funcionan bien en aplicaciones sencillas.

Tolerancia a Temperatura

Los actuadores eléctricos operan en rangos de temperatura más amplios que los cilindros hidráulicos. Los motores eléctricos toleran mejor temperaturas extremas. Los fluidos hidráulicos se degradan a altas temperaturas, dañando el sistema.

Recolección de Datos

Los actuadores eléctricos pueden recopilar datos: posición, velocidad, fuerza. Estos datos mejoran la eficiencia del sistema. Los cilindros hidráulicos no tienen esta capacidad.

Riesgos Ambientales

Los actuadores eléctricos no presentan los mismos riesgos ambientales que los cilindros hidráulicos. Los fluidos hidráulicos pueden filtrarse y contaminar. Los actuadores eléctricos usan electricidad, no dañina al medio ambiente.

Costos de Ciclo de Vida

Los actuadores eléctricos tienen menor costo de ciclo de vida que los cilindros hidráulicos. No requieren fluidos hidráulicos que deben reemplazarse periódicamente, y tienen mayor vida útil.

Conversión de Hidráulico a Eléctrico

Hay muchas razones para convertir. Los beneficios de los actuadores eléctricos los hacen atractivos para aplicaciones como máquinas con motores eléctricos: automóviles, ventilación, refrigeradores.

El primer paso es no dimensionar para potencia de fluido. Los ingenieros deben recordar que los cilindros de potencia de fluido a menudo se sobredimensionan dos o tres veces más de lo necesario.

Basarse en potencia de fluido para el dimensionamiento hace que la fuerza de salida de un cilindro hidráulico sobredimensionado parezca mayor a lo que la aplicación especifica. A mayor cilindro, mayor capacidad de fuerza.

Esto crea dos problemas:

• Los requisitos de fuerza de la aplicación parecen más altos de lo que un actuador eléctrico puede proveer.
• Los actuadores eléctricos pueden tener mayor precio de compra y el sobredimensionamiento lleva a costos inasequibles.

Requisitos Reales de Fuerza

Antes de buscar un actuador eléctrico, los ingenieros deben clarificar los requisitos reales de fuerza. Debe realizarse una serie de pruebas en la aplicación para determinarlos.

Estas pruebas identificarán la fuerza de salida requerida por el actuador, paso crítico en la selección. Deben incluir rango completo de movimiento a diferentes velocidades y bajo diversas cargas.

1. Determinar Fuerza Pico

Tras las pruebas, los ingenieros entenderán claramente la fuerza requerida y podrán determinar la fuerza pico (máxima fuerza requerida). Se logra reduciendo la presión en el sistema hidráulico hasta que el cilindro apenas opere.

Usar la presión real en la ecuación "Fuerza = Presión x Área" obtiene la fuerza real. Sin embargo, solo identifica la fuerza pico, no mapea la fuerza en todo el ciclo de extensión y retracción.

2. Instalación de una Celda de Carga

El siguiente paso es instalar una celda de carga, un sensor que mide fuerza con precisión (como en balanzas).

Medirá la fuerza de salida del actuador eléctrico, asegurando precisión y permitiendo mapear la fuerza en ciclos de extensión y retracción. Las lecturas se acceden, evalúan y registran en PC o sistema de recolección de datos. Hay muchos tipos de celdas; es crucial elegir la adecuada.

Aproveche los Beneficios de Convertir a Actuadores Eléctricos

Convertir de cilindros hidráulicos a actuadores eléctricos puede ser desafiante, pero ofrece beneficios como mayor precisión, seguridad y fiabilidad.

Ofrecen control programable de parámetros de movimiento, repetibilidad y recolección/reporte de datos. También son más fáciles de mantener que los cilindros hidráulicos.

Manteniendo estos parámetros y factores mencionados en mente durante la conversión, el proceso será más fluido.

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