Actuadores Hidráulicos y Eléctricos: mantenimiento y funcionamiento.

El usuario final de maquinarias industriales es cada vez más atento a lo que se indica como “Coste Total de Propiedad”, (del inglés “Total Cost of Ownership” -TCO).  En consecuencia, resulta importante analizar como los dos sistemas influyen en este aspecto a largo plazo.

Respecto a un sistema hidráulico: motores, bombas y válvulas experimentan desgaste; los filtros requieren un reemplazo periódico; las juntas tóricas y los sellos requieren monitoreo para evitar fugas y derrames. Asimismo, el fluido hidráulico está sujeto a contaminación, lo que causa un efecto dominó a través del sistema dañando a más componentes, cada uno de los cuales puede necesitar ser reparado o reemplazado.

En general, con los sistemas hidráulicos, son muchas las cosas que pueden salir mal, que pueden interrumpir o detener las operaciones de la máquina. Sin embargo, los actuadores eléctricos garantizan una operación casi sin mantenimiento y por lo tanto, son menos propensos a fallar debido a la falta de previsión.

En máquinas totalmente eléctricas, el flujo de corriente eléctrica reemplaza el fluido sin producir desgaste apreciable. Más allá de la simple lubricación de rodamientos y engranajes, el mantenimiento típico de un sistema eléctrico incluye una inspección, limpieza y reajuste periódico de los conectores eléctricos.

Por lo anterior, se eliminan los gastos recurrentes tanto de la mano de obra para el mantenimiento, como de los consumibles y las piezas.

Cuando múltiples ejes están controlados por un solo sistema hidráulico, un problema puntual puede afectar a diversas áreas del equipo. Del revés, los actuadores eléctricos funcionan de forma independiente y cada eje está impulsado por un motor diferente; esto significa que los fallos no afectan al sistema en su conjunto y permiten una reparación y vuelta a servicio de forma más rápida y económica.

¿Cómo se ve afectado el medio ambiente?

La principal preocupación respecto al medio ambiente es el riesgo de derramar líquidos peligrosos que poseen los sistemas hidráulicos. Los accidentes de fugas de fluidos son costosos, perjudiciales y pueden suponer multas o suspensión de las operaciones según las reglamentaciones locales.

Una bomba hidráulica emite mucho ruido. En aplicaciones militares o de investigación, el ruido puede suponer un problema y convertirse en una limitación importante al comprometer el éxito de la misión.

En zonas residenciales el nivel máximo de ruido está limitado y en algunos casos es muy estricto.

El ruido se puede limitar, aunque las medidas de aislamiento se conviertan en un añadido costoso. Es posible contener los efectos del ruido con equipos de protección individual, pero aun así, lo que se irradia al medio ambiente no es controlable.

El uso de accionamientos totalmente eléctricos supone una reducción de contaminación acústica tangible que se traduce en beneficios para la salud, la comodidad del operador y por extensión al medio ambiente.

Consideraciones sobre el coste de actuadores hidráulicos y eléctricos

El coste relacionado con la instalación de equipos eléctricos frente a equipos hidráulicos puede tener una diferencia significativa.

La instalación de tuberías, accesorios y componentes hidráulicos es generalmente más costosa que el despliegue de cables y conductos. La simplicidad de los actuadores eléctricos también los hace sustancialmente menos complejos al momento de instalar.

Aunque calcular los costes de instalación de las distintas opciones no siempre es sencillo, al comparar el precio de los sistemas totalmente eléctricos o hidráulicos,  al operar uno, dos o tres ejes, la opción con actuadores eléctricos es la de menor coste.

Por otro lado, el coste operativo de los actuadores eléctricos suele ser considerablemente menor que el de los sistemas hidráulicos, ya que los actuadores eléctricos solo requieren energía cuando se mueven, considerando que hasta  los sistemas hidráulicos más eficientes generan pérdidas continuas al mantener el circuito presurizado.

Cuando se tiene que elegir entre sistemas hidráulicos o eléctricos, la decisión debe abarcar diferentes aspectos: diseño, instalación, operación y mantenimiento,  y no sólo tener en consideración el coste de los equipos.

Ventajas en el revamping con actuadores eléctricos

El reacondicionamiento o la ampliación de instalaciones hidráulicas en máquinas existentes puede ser un trabajo muy costoso.

Los actuadores eléctricos suelen ser más convenientes en aplicaciones donde se deba agregar una bomba adicional para gestionar nuevos ejes y actuadores.

En sistemas hidráulicos existentes, un factor importante es la cantidad de tomas disponibles. Normalmente, se requiere una toma para cada accesorio y agregar tomas adicionales es costoso debido a la necesidad de instalar válvulas, mangueras, tuberías y conectores, sin mencionar la capacidad adicional necesaria para la bomba de aceite.

Los actuadores eléctricos se pueden usar para agregar accesorios sin ocupar o añadir ninguna toma.

Los actuadores eléctricos también proporcionan ventajas cuando el eje que debemos añadir se encuentra a una gran distancia de la bomba. En este caso, se puede eliminar el costo de los materiales y la mano de obra necesaria para llevar una manguera desde la bomba hasta al cilindro hidráulico. En su lugar, es suficiente un cable.

Conclusiones sobre el uso de actuadores hidráulicos y eléctricos

Una vez analizados todos los aspectos, resulta evidente que los actuadores eléctricos representan una válida alternativa en relación a los hidráulicos en muchas aplicaciones industriales.

La robustez de los actuadores eléctricos ha mejorado en los últimos años al  punto que los mismos son tan duraderos y fiables como los actuadores hidráulicos.

El coste de un sistema eléctrico depende de la aplicación y generalmente es más bajo que el sistema hidráulico en aplicaciones de uno, dos y tres ejes.

Finalmente, los actuadores eléctricos integrados de última generación son muy simples de diseñar en cualquier tipo de equipo industrial.

Para saber más

Si quieres profundizar sobre el tema, te recomiendo  algunas fuentes de información y comparación que se han empleado en el presente estudio.

CHOOSING BETWEEN ELECTRIC AND HYDRAULIC POWER FOR MODERN WINCH APPLICATIONS, Markey Machinery Company, Inc.

Debunking the Myths of Hydraulic to Electric Actuator Conversion, (Al Wroblaski). Thomson Industries, Inc.

Engine Electrification for Leaner, Greener Vehicles. Generating Insight | Edition 2, Cummins Inc.

Además, no dudes en dejar tus preguntas u observaciones en los comentarios para ampliar o enriquecer el trabajo presentado.

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