I progettisti di macchine a movimento lineare stanno sempre più optando per attuatori elettromeccanici perché sono più puliti, più facili da controllare e richiedono meno manutenzione rispetto ai cilindri idraulici. Spesso, tuttavia, vengono trascurati i numerosi vantaggi intrinseci in termini di sicurezza offerti dall'utilizzo di soluzioni elettromeccaniche. Questi derivano dall'eliminazione della necessità di fluido idraulico e dall'implementazione di una soluzione di movimentazione dei carichi completamente elettrica.

Rischi per la sicurezza del controllo del movimento basato su cilindri idraulici

Gli ingegneri progettisti specificano i cilindri idraulici per il loro funzionamento ad alta resistenza e ad alto numero di cicli, ma per raggiungere questo obiettivo è necessario un complesso sistema esterno di tubi flessibili, connettori, filtri, interruttori, valvole e pompe. Anche un piccolo sistema idraulico (2.000-5.000 psi) potrebbe avere almeno otto parti mobili separate, ma alcune possono essere pressurizzate fino a 10.000 psi e riscaldate a 180 °F.

Questi fattori, uniti alle caratteristiche intrinseche dell'olio idraulico, possono causare i seguenti problemi:

• Trauma fisicoI sistemi ad alta temperatura e alta pressione presentano potenziali rischi anche durante il normale funzionamento, ma con l'usura e il guasto dei componenti, il rischio di pericolo aumenta. La vicinanza alle linee idrauliche può potenzialmente causare ustioni, contusioni, tagli o abrasioni.
• Rischio di esposizione.L'Agenzia statunitense per le sostanze tossiche e il registro delle malattie segnala che alcuni tipi di fluidi idraulici possono irritare la pelle o gli occhi e che l'ingestione di alcuni tipi può causare polmonite, emorragia intestinale o morte negli esseri umani.
• Gli effetti dell'inalazione di aria con alti livelli di fluidi idraulici non sono noti, ma alcuni paesi hanno stabilito limiti di esposizione ai fluidi idraulici. Il National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) raccomanda un limite di esposizione di 350 mg/m³di distillati di petrolio per una giornata lavorativa di 10 ore e una settimana lavorativa di 40 ore.
• Contaminazione.Oltre a essere potenzialmente tossici per gli esseri umani, i fluidi idraulici possono essere dannosi per l'ambiente. Ad esempio, l'Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti (EPA) include i fluidi idraulici nell'elenco degli oli che richiedono una gestione speciale.
• Pericolo di scivolamento e caduta.Sono stati segnalati molti casi di lavoratori che sono rimasti feriti scivolando su pozzanghere di liquido fuoriuscito o cadendo mentre salivano sulle loro macchine con le mani o le scarpe sporche d'olio.
• RipulireAnche le fuoriuscite in ambienti chiusi possono essere soggette a normative locali o richiedere investimenti aggiuntivi in sostanze assorbenti o altri servizi di pulizia.
• Combustibilità.I fluidi idraulici a base di petrolio sono meno infiammabili dei carburanti derivati da distillati medi del petrolio, come il carburante per aerei, il cherosene o il gasolio. Tuttavia, possono rappresentare un rischio di incendio se spruzzati, come potrebbe accadere quando perdite ad alta pressione convertono il fluido in uno stato di aerosol.

Poiché i fluidi idraulici si degradano e perdono efficacia nel tempo, devono essere sostituiti regolarmente, il che comporta costi aggiuntivi per il mantenimento di un inventario di olio e filtri nuovi. In genere, sono necessarie risorse aggiuntive al reparto manutenzione per coordinare il controllo dei filtri e dell'integrità dell'olio e determinare quando sostituire i fluidi. La negligenza in uno qualsiasi di questi sforzi aumenta il rischio legato all'utilizzo di fluidi idraulici.

La scelta sicura

Nonostante gli svantaggi descritti sopra, i progetti idraulici sono stati implementati perché rappresentavano la migliore alternativa per l'attuazione di carichi pesanti e ad alto numero di cicli. Le applicazioni idrauliche sono tradizionalmente note per gestire forze e carichi più elevati in applicazioni con un investimento iniziale inferiore. Con l'avanzare delle capacità di gestione di carichi più pesanti, la sincronizzazione degli attuatori e la semplicità di implementazione, il tutto senza fluidi idraulici o complesse tubazioni, gli attuatori elettromeccanici offrono prestazioni paragonabili o migliori rispetto ai sistemi idraulici.

Confrontiamo il funzionamento degli attuatori elettrici e dei cilindri idraulici. Gli attuatori elettromeccanici integrano tutte le funzionalità operative nell'alloggiamento dell'attuatore stesso, che collega un'unità di controllo elettronico (ECU) con pochi fili. Questa capacità è resa possibile dai microprocessori integrati che possono essere programmati per segnalare la posizione, fornire un feedback diagnostico che migliora le prestazioni e gestire funzioni complesse come la sincronizzazione di più attuatori. Oltre a eliminare i pericoli direttamente correlati all'uso di fluidi, gli attuatori elettromeccanici offrono i seguenti vantaggi in termini di sicurezza dell'impianto:

• Consentendo agli operatori di aumentare la velocità, rallentarla, seguire un profilo di movimento coerente o mantenere una posizione, gli attuatori elettromeccanici garantiscono loro il massimo controllo sul carico.
• Gli alloggiamenti compatti sono più facili da sigillare, eliminando così i rischi di contaminazione.
• Un minor numero di parti mobili comporta una minore usura e un minor rischio di guasti.
• L'implementazione e il funzionamento del monitoraggio delle prestazioni sono molto più semplici perché la maggior parte di queste operazioni viene realizzata tramite software anziché tramite sistemi esterni.
• Gli attuatori elettronici possono accettare comandi e, in cambio, fornire dati relativi alla sicurezza, come il carico o la temperatura.
• In caso di incidente, le operazioni possono essere interrotte facilmente.
• Se necessario, i sistemi elettronici possono essere sovrascritti manualmente.
• Il funzionamento è silenzioso, eliminando il rischio di danni all'udito per coloro che vi sono costantemente esposti.

Con la crescente attenzione alla sicurezza sul lavoro da parte degli enti regolatori e del pubblico in generale, questa è diventata un fattore importante nella progettazione di una soluzione di controllo del movimento ecosostenibile. Gli attuatori elettromeccanici risolvono alcuni degli svantaggi in termini di sicurezza dei sistemi basati su cilindri idraulici. Combinando questo aspetto con la loro facilità di utilizzo e manutenzione, avrete la soluzione ideale per le vostre future esigenze in termini di attuatori.