Actuador hidráulico a eléctrico:Discutiendo los conceptos básicos

A medida que la globalización fomenta una mayor competencia, los fabricantes están encontrando formas de mantenerse a la vanguardia mediante la transformación de muchos de sus procesos centrales. Esto incluye la conversión de sistemas hidráulicos a eléctricos.

Tanto los cilindros hidráulicos como los actuadores eléctricos brindan muchos beneficios para muchas aplicaciones de movimiento lineal. Los hidráulicos ofrecen una gran fuerza a costos asequibles, mientras que los actuadores eléctricos cuentan con las mismas capacidades con mayor flexibilidad, precisión y confiabilidad.

En este artículo, lo ayudamos a comprender la naturaleza de la conversión de un sistema hidráulico a un actuador eléctrico, los parámetros clave involucrados y sus beneficios potenciales.

Parámetros clave a considerar

Varios parámetros clave a considerar al convertir un sistema hidráulico a un actuador eléctrico. Estos incluyen:

Fuerza

Los cilindros hidráulicos están diseñados para tener altas presiones de operación. Un cilindro hidráulico de 3 pulgadas que funciona a 2200 psi puede proporcionar alrededor de 15 000 libras de fuerza (lbf). Mientras tanto, los actuadores eléctricos que funcionan con tornillos de rodillos son capaces de entregar 50 000 lbf.

Los actuadores eléctricos tienden a ser más atractivos porque pueden generar fuerza instantáneamente, mientras que los sistemas hidráulicos necesitan tiempo para desarrollarse.

Control de movimiento

Los actuadores eléctricos ofrecen un control mucho más preciso que los cilindros hidráulicos. Esto se debe a que los motores eléctricos se pueden controlar rápida y fácilmente con dispositivos de retroalimentación, como codificadores. Los actuadores eléctricos también proporcionan un posicionamiento infinito, lo que significa que pueden detenerse en cualquier punto a lo largo de su recorrido.

Los cilindros hidráulicos, por otro lado, se basan en válvulas para controlar el flujo, que no es tan preciso, pero funcionan mejor en aplicaciones sencillas.

Tolerancia de temperatura

Los actuadores eléctricos pueden funcionar en un rango de temperaturas mucho más amplio que los cilindros hidráulicos. Esto se debe a que los motores eléctricos son más tolerantes a las temperaturas extremas. Por otro lado, los fluidos hidráulicos pueden descomponerse a altas temperaturas, lo que puede dañar el sistema.

Recopilación de datos

Los actuadores eléctricos pueden recopilar datos, como la posición, la velocidad y la fuerza. Estos datos se pueden utilizar para mejorar la eficiencia del sistema. Los cilindros hidráulicos, por otro lado, no tienen esta capacidad.

Riesgos ambientales

Los actuadores eléctricos no presentan los mismos riesgos ambientales que los cilindros hidráulicos. Los fluidos hidráulicos pueden tener fugas y contaminar el medio ambiente. Por otro lado, los actuadores eléctricos funcionan con electricidad, que no es perjudicial para el medio ambiente.

Costos del ciclo de vida

Los actuadores eléctricos tienen un costo de ciclo de vida más bajo que los cilindros hidráulicos. Esto se debe a que los actuadores eléctricos no requieren fluidos hidráulicos, que deben reemplazarse periódicamente. Los actuadores eléctricos también tienen una vida útil más larga que los cilindros hidráulicos.

Conversión de hidráulica a eléctrica

Hay muchas razones para convertir un sistema hidráulico en un actuador eléctrico. Los beneficios de los actuadores eléctricos los hacen atractivos para muchas aplicaciones, como máquinas con motores eléctricos como automóviles, ventilaciones y refrigeradores.

El primer paso para la conversión de hidráulica a eléctrica es abstenerse de dimensionar para potencia de fluido. Los ingenieros deben tener en cuenta que la mayoría de los cilindros accionados por fluidos suelen tener un tamaño dos o tres veces mayor que el requerido.

Confiar en la potencia del fluido para el tamaño puede hacer que la salida de fuerza de un cilindro hidráulico de gran tamaño parezca mayor que lo que especifica la aplicación. Eso es porque a medida que el cilindro crece, su capacidad de fuerza aumenta.

Esto crea dos problemas específicos:

• Primero, hace que los requisitos de fuerza de la aplicación parezcan más altos de lo que puede proporcionar un actuador eléctrico.

• En segundo lugar, los actuadores eléctricos pueden tener un precio de compra más alto que los cilindros hidráulicos y el sobredimensionamiento a menudo conduce a costos inasequibles.

Requisitos reales de fuerza

Antes de analizar un actuador eléctrico, los ingenieros deben tener claros los requisitos de fuerza reales para la aplicación. Se deben realizar una serie de pruebas en la aplicación para hacer esto.

Estas pruebas ayudarán a identificar la fuerza de salida requerida por el actuador y son un paso crítico en la elección de un actuador eléctrico. La prueba debe incluir un rango completo de movimiento a diferentes velocidades y bajo varias cargas.

1. Determinar la fuerza máxima

Después de realizar la serie de pruebas, los ingenieros comprenderán claramente la fuerza requerida por la aplicación y podrán determinar la fuerza máxima.

La fuerza pico es la fuerza máxima requerida por la aplicación. Se puede determinar este factor midiendo la presión en el sistema hidráulico hasta que el cilindro apenas pueda funcionar.

Usar la presión real en la ecuación "Fuerza =Presión x Área" es una buena manera de obtener la fuerza real. Sin embargo, este proceso solo podrá identificar la fuerza máxima de la aplicación en lugar de mapear la fuerza durante todo el ciclo de extensión y retracción.

2. Instalación de una celda de carga

El siguiente paso es instalar una celda de carga. Una celda de carga es un tipo de sensor que mide la fuerza. A menudo se usa en aplicaciones donde la fuerza debe medirse con precisión, como una báscula.

En este caso, la celda de carga se utilizará para medir la salida de fuerza del actuador eléctrico. Esto garantizará que la salida de fuerza del actuador eléctrico sea precisa y se pueda usar para mapear la fuerza durante el ciclo de extensión y retracción.

Se puede acceder a las lecturas de las celdas de carga, evaluarlas y registrarlas en una computadora personal o en un sistema de recolección de datos. Hay muchos tipos diferentes de celdas de carga, por lo que es fundamental elegir una adecuada para la aplicación.

Aproveche los beneficios de la conversión a actuadores eléctricos

La conversión de cilindros hidráulicos a actuadores eléctricos puede ser abrumadora, pero ofrece varios beneficios como mayor precisión, seguridad y confiabilidad.

Se sabe que ofrecen control programable de parámetros de movimiento, repetibilidad y recopilación/informes de datos. Los actuadores eléctricos también son más fáciles de mantener que los cilindros hidráulicos.

Mientras tenga en cuenta estos parámetros importantes y otros factores, como los mencionados en este artículo, al convertir cilindros hidráulicos a actuadores eléctricos, el proceso será mucho más fluido.

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