Ambiente termico

Un problema importante per i sistemi idraulici è la gestione del calore. Le inefficienze dei sistemi idraulici causano il surriscaldamento. Temperature del fluido idraulico superiori a 80 °C danneggiano la maggior parte dei materiali di tenuta e accelerano il degrado dell'olio. La progettazione del circuito può influire notevolmente sulla generazione di calore. Tubi flessibili, raccordi e altri componenti possono essere un fattore determinante se non sono dimensionati correttamente rispetto ai requisiti di flusso. I sofisticati sistemi di rilevamento del carico possono mitigare la maggior parte dei problemi di calore, ma possono essere costosi. Gli scambiatori di calore rappresentano una soluzione economica per gestire questo problema senza sovradimensionare significativamente il serbatoio e, in definitiva, l'ingombro dell'unità idraulica.

Esistono due modi per risolvere i problemi di surriscaldamento nei sistemi idraulici: diminuire il carico termico o aumentare la dissipazione del calore. I sistemi idraulici dissipano il calore attraverso il serbatoio, grazie al corretto livello dell'olio o all'utilizzo di uno scambiatore di calore. Mantenere un sistema idraulico in condizioni ottimali per una corretta gestione del calore richiede attenzione e manutenzione costanti.

Gli attuatori elettrici possono talvolta surriscaldarsi, ma la causa è solitamente dovuta a variazioni estreme del ciclo di lavoro o a un utilizzo superiore a quello per cui sono stati progettati o dimensionati. Anche variazioni estreme della temperatura ambiente non previste in fase di progettazione possono causare surriscaldamento, ma queste condizioni sono eccezionali e in genere non si verificano nella maggior parte degli ambienti di automazione industriale. Grazie alla loro maggiore efficienza e precisione di dimensionamento, i sistemi di attuatori elettrici possono essere selezionati per funzionare alla temperatura desiderata in base alla quantità di lavoro richiesta. Prevedere con precisione la temperatura consente al sistema di attuatori elettrici di funzionare in modo costante senza compromettere la durata del dispositivo.

Ambiente freddo

Le basse temperature presentano ulteriori problemi per i sistemi idraulici. L'olio freddo provoca un funzionamento lento e irregolare finché non si riscalda, il che a sua volta causa ampie oscillazioni di forza e velocità. Gli sbalzi di temperatura possono anche compromettere l'integrità della guarnizione dello stelo, un componente critico che contribuisce a prevenire perdite e contaminazioni. I riscaldatori del serbatoio dell'olio possono gestire le temperature di avviamento, ma rappresentano un componente aggiuntivo e un costo supplementare.

Gli attuatori elettrici, d'altro canto, possono essere utilizzati con grasso per temperature estreme, che consente avviamenti rapidi ed efficaci anche a basse temperature. Solitamente si riscontra una piccola differenza nella ripetibilità della forza tra temperature fredde e calde. Questa differenza è accettabile nella maggior parte delle applicazioni, rendendo spesso preferibile la scelta di attuatori elettrici rispetto a quelli idraulici.

Durata di servizio e manutenzione

I sistemi idraulici sono dispositivi robusti e ampiamente utilizzati, con una lunga durata di servizio. Il rovescio della medaglia è che richiedono frequenti interventi di manutenzione e attenzione per garantire le prestazioni desiderate per tutta la loro vita utile. Mantenere l'integrità delle guarnizioni dello stelo e del pistone è fondamentale per la ripetibilità delle operazioni, poiché questi sono gli elementi principali che contengono la pressione necessaria per il movimento e la forza. Se questi componenti si usurano o si danneggiano, devono essere sostituiti. In caso contrario, la forza si ridurrà alla pressione iniziale o si verificheranno perdite di fluido che influiranno sulla velocità. La sostituzione periodica dei filtri dell'olio e dell'olio stesso rappresenta un'ulteriore operazione di manutenzione. Anche l'olio contaminato o deteriorato può compromettere seriamente il funzionamento del sistema. Trascurare la manutenzione porterà a perdite, contaminazioni e guasti prematuri dei componenti.

D'altro canto, gli attuatori elettrici dimensionati per la durata di vita di un'applicazione non richiedono manutenzione. Gli elementi principali di un attuatore elettrico sono la vite di potenza e altri elementi di supporto reggispinta. Questi elementi hanno una specifica di carico dinamico (DLR) che può essere utilizzata per stimare la quantità di lavoro (forza per distanza) che un attuatore elettrico può svolgere. Utilizzando una stima di durata L10, standard di settore, si può stimare che gli attuatori elettrici abbiano un'affidabilità del 90% per una determinata applicazione.

Questi elementi di potenza sono in genere lubrificati a vita, ma se necessario è possibile applicare semplici metodi di lubrificazione sul campo. L'altro elemento soggetto a usura in un attuatore elettrico a stelo è la guarnizione dello stelo, progettata per impedire all'acqua, alla polvere e ad altri agenti contaminanti ambientali di penetrare nei componenti interni dell'attuatore. A differenza delle guarnizioni dei cilindri idraulici, non vi è alcuna pressione da mantenere all'interno dell'attuatore per un corretto funzionamento. Anche in caso di guasto della guarnizione, l'attuatore continuerà a funzionare. Le guarnizioni dello stelo sulla maggior parte degli attuatori elettrici sono facili ed economiche da sostituire in caso di danneggiamento. L'uso improprio è la causa principale dei guasti degli attuatori elettrici. Il superamento delle specifiche di prestazione dell'attuatore per periodi prolungati o una grave negligenza sono i fattori di uso improprio più comuni.