Sistemas de actuación alternativos: Electromecánico vs Hidráulico vs Híbrido
Los sistemas de accionamiento electromecánico (EM) han aumentado su popularidad durante algún tiempo. Han reemplazado los sistemas neumáticos e hidráulicos en muchas aplicaciones de trabajo liviano. La nueva sensación Parker HAS 500 un híbrido de EM y sistemas de accionamiento hidráulico, que combina lo mejor de ambos mundos.
A continuación vamos a comparar los sistemas EM e hidráulicos y echaremos un vistazo rápido al nuevo sistema híbrido.
Sistemas de accionamiento electromecánico
En un sistema EM típico, el motor está conectado a un tornillo, con la varilla del actuador conectada a la tuerca. Cuando el tornillo gira, la tuerca hace que la varilla se extienda y se retraiga. El tornillo de avance transfiere la pequeña fuerza rotacional a la tuerca, convirtiendo la energía rotacional en movimiento lineal y magnificando la fuerza a larga distancia. Esto permite mover una carga pesada a una distancia pequeña.
La mayor ventaja de los sistemas EM es su relativa simplicidad; Con EM, un solo componente, un motor eléctrico, controla la velocidad, la dirección y el empuje. Tanto los sistemas hidráulicos como los neumáticos necesitan usar múltiples componentes para facilitar esas mismas funciones. El menor consumo de energía y las preocupaciones ambientales de posibles fugas de fluido hidráulico también se citan como factores para elegir un sistema EM.
Sin embargo, los actuadores EM tipo tornillo de movimiento deslizante tienen una vida útil limitada debido a los contactos de metal a metal con grandes cantidades de fricción entre la tuerca y el tornillo. Ese aspecto del diseño hace que sus eficiencias sean tan bajas como 10-40%. La fricción también crea calor, lo que agrega su propio conjunto de desafíos y conduce a una vida de servicio impredecible. Los actuadores de tipo de tornillo de movimiento deslizante se limitan a aplicaciones intermitentes de servicio ligero. Los diseños de tornillos de movimiento giratorio pueden lograr una eficiencia de más del 90%, y la expectativa de vida útil del conjunto de accionamiento de tornillo es más fácil de predecir que en los sistemas de tipo de tornillo de movimiento deslizante.
La selección del actuador adecuado depende de la carga y el perfil de movimiento junto con el número esperado de ciclos y requiere experiencia. Los sistemas EM son muy específicos de la aplicación, y los cambios en el sistema pueden ser complicados. Deben ser lubricados rutinariamente; La carrera, la velocidad del tornillo, la frecuencia y el tipo de lubricación tienen un efecto en la vida útil del sistema. Finalmente, los sistemas de accionamiento EM son muy rígidos, lo que los hace propensos al desgaste excesivo y al daño por vibraciones y golpes.
Sistemas de accionamiento hidráulico
Los sistemas hidráulicos tradicionales consisten en una válvula de control direccional para administrar la dirección, una válvula de control de flujo para regular la velocidad y una válvula de alivio o una válvula de control de presión para administrar el empuje del actuador. Otra configuración típica implica el uso de una válvula proporcional en lugar de las válvulas direccionales y de control de flujo. Sin embargo, esa solución crea pérdida de presión y genera más calor, lo que a su vez crea la necesidad de agregar un intercambiador de calor. Con el uso de válvula proporcional e intercambiador de calor, todo el sistema se vuelve menos eficiente.
El fluido hidráulico proporciona lubricación continua a los componentes del sistema, lo que limita el desgaste y reduce la fricción entre las partes móviles. Como resultado, los cilindros hidráulicos y las válvulas tienen una vida útil muy larga y un nivel de eficiencia excepcionalmente alto. El fluido hidráulico también tiene un efecto de amortiguación, por lo que los sistemas hidráulicos pueden resistir mejor las vibraciones y tolerar los golpes.
Como es el caso con los sistemas EM, la configuración de un sistema hidráulico requiere experiencia, además, cuando un componente falla, identificar el componente fallado en un sistema complejo puede ser una tarea difícil, incluso para un técnico en hidráulica experimentado.
Sistemas de accionamiento híbrido
La última evolución en la actuación es el Sistema de Actuación Híbrido (HAS) combina los beneficios de los sistemas electromecánicos con la confiabilidad comprobada y la capacidad de alta potencia de los sistemas hidráulicos. HAS utiliza un motor eléctrico para la potencia, que hace girar una bomba hidráulica, que a su vez usa movimiento de fluido para accionar un cilindro hidráulico. La utilización de un cilindro hidráulico para realizar trabajos mecánicos da como resultado una densidad de potencia 300% más alta de lo que podría lograrse con un actuador EM de tamaño comparable.
El HAS no sufre el desgaste mecánico típicamente asociado con los sistemas EM. El uso de HAS elimina la carga de lidiar con múltiples componentes en múltiples ubicaciones, conectados por mangueras, tubos y adaptadores, todo lo cual crea oportunidades adicionales para fallas, más puntos de fuga, requisitos de mantenimiento adicionales, al tiempo que hace que la solución de problemas del sistema sea más compleja.
Hoy en día, el sistema HAS 500 es un sistema de accionamiento lineal autónomo de alta fuerza que es fácil de colocar donde sea que se necesite hacer el trabajo. Tiene la apariencia de un actuador eléctrico, pero la densidad de potencia y las características de seguridad asociadas con los sistemas hidráulicos tradicionales.
Estos son las ventajas que ofrece este novedoso HAS 500:
• Fácil de instalar
• Fácil de configurar
• Fácil de operar
• Conectividad de bus serie, conectividad de red
• Operación discreta local
• El sistema sellado evita la entrada de contaminantes externos y no limita la orientación del actuador.
• Volumen del depósito de menos de 1 galón
• El aceite se lava previamente y se limpia para una operación sin preocupaciones.
• El filtro integral permite una operación sin mantenimiento (hasta 8000 horas)
• No se requieren accesorios, mangueras u otros conectores
• Los tubos de flujo integrales con sellos elastoméricos aseguran un funcionamiento sin fugas
• Los motores compactos de imanes permanentes sin escobillas proporcionan potencia a pedido en una envoltura pequeña
• Elección de unidades preprogramadas con múltiples comunicaciones de bus serie, u operación
discreta local simple
• Velocidad proporcional y control direccional estándar
• El sistema opcional de monitoreo del sistema altamente sensible detecta y diagnostica posibles
fallos de funcionamiento y problemas de mantenimiento antes de que puedan interrumpir las
operaciones.
Al integrar una fuente de energía compacta de alta ingeniería en un cilindro hidráulico, este diseño de Parker elimina el tiempo y el costo asociados con las unidades de energía hidráulica, mangueras hidráulicas, accesorios y requisitos de fluidos para un actuador de válvula tradicional. El sistema híbrido EM / hidráulico proporciona la robustez, la densidad de potencia y el funcionamiento a prueba de fallas de la hidráulica tradicional con la facilidad de control utilizando actuadores electromecánicos en un paquete plug and play autónomo.
Al igual que las soluciones EM, la energía localizada de la tecnología HAS de la División de Cilindros de Parker permite una mayor eficiencia energética. Esto se debe a la eliminación de las válvulas direccionales y de control de flujo, así como a la ubicación de la bomba en el actuador, lo que reduce la cantidad de energía desperdiciada que se encuentra comúnmente en los sistemas hidráulicos tradicionales en un 25%.
Los sistemas HAS 500 cuentan con un depósito de aceite sellado integral, lo que hace que el sistema sea extremadamente resistente en entornos contaminados. El depósito se expande y contrae para acomodar los cambios en volumen y presión. No "respira" como depósitos de petróleo en los sistemas hidráulicos tradicionales, por lo que no hay forma de que entren contaminantes y humedad en el aire.
La carcasa del depósito sellado está disponible en acero, aluminio o material compuesto, lo que permite una barrera resistente al agua. El depósito contiene un filtro integral (probado durante más de 8,000 horas de operación), que permite que HAS-500 funcione sin mantenimiento sin necesidad de un cambio de fluido hidráulico. El depósito sellado y otras características permiten la integración en los entornos más hostiles sin la preocupación de ingerir contaminantes, y la operación continua con requisitos mínimos de mantenimiento.
Finalmente, con la necesidad de componentes inteligentes, el HAS 500 ofrece un paquete de control plug and play fácil para aplicaciones industriales y móviles. En aplicaciones industriales, HAS está disponible con un Parker AC890, kits de transmisión preprogramados compatibles. Para aplicaciones móviles, hay disponibles inversores de adaptación de motores endurecidos y preprogramados compatibles con Parker IQAN, que suministran hasta ocho módulos por BUS en relación con el control de velocidad y dirección con limitación de presión opcional.
Tiene 500 sistemas disponibles con la serie estándar de cilindros Parker, que incluyen la cabeza cuadrada 2HB / 3HB, la electrohidráulica de cabeza cuadrada 2HBX / 3HBX y la serie de línea redonda RDH. Este cuadro destaca la nomenclatura del cilindro base y la nueva nomenclatura HAS con la llamada a la serie de cilindros.
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Aplicaciones:
• Prensas
• Moldeo por inyección de plástico
• Moldeo por soplado de plástico
• Líneas de transferencia automotriz
• Fundición a presión
• Centro de mecanizado
• Línea de ensamblaje
• Procesamiento de acero
• Procesamiento de aluminio
• Maquinaria de papel
• Industria del cemento
Juan es un ingeniero mecánico egresado del Tecnológico de Veracruz y funge actualmente como ingeniero de soporte dentro de la fábrica Tubos de Acero de México. Contáctalo.
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