Ambiente de calor

Um dos principais problemas dos sistemas hidráulicos é o gerenciamento térmico. As ineficiências desses sistemas causam superaquecimento. Temperaturas do fluido hidráulico acima de 80 °C danificam a maioria dos compostos de vedação e aceleram a degradação do óleo. O projeto do circuito pode influenciar significativamente a geração de calor. Mangueiras, conexões e outros componentes podem ser um fator determinante se forem dimensionados incorretamente para a vazão necessária. Sistemas sofisticados de detecção de carga podem mitigar a maioria dos problemas de aquecimento, mas podem ser dispendiosos. Trocadores de calor são uma maneira econômica de gerenciar esse problema sem superdimensionar significativamente o reservatório e, consequentemente, a área ocupada pela unidade hidráulica.

Existem duas maneiras de resolver problemas de superaquecimento em sistemas hidráulicos: diminuir a carga térmica ou aumentar a dissipação de calor. Os sistemas hidráulicos dissipam calor através do reservatório, mantendo o nível correto de óleo ou utilizando um trocador de calor. Manter um sistema hidráulico em boas condições para gerenciar o calor exigirá atenção e manutenção constantes.

Os atuadores elétricos podem superaquecer ocasionalmente, mas a causa geralmente está relacionada a mudanças extremas no ciclo de trabalho ou à operação do atuador em uma carga superior à projetada ou dimensionada. Variações extremas na temperatura ambiente não previstas no projeto também podem causar superaquecimento, mas essas condições são exceções e normalmente não ocorrem na maioria dos ambientes de automação industrial. Devido à sua maior eficiência e precisão de dimensionamento, os sistemas de atuadores elétricos podem ser selecionados para operar na temperatura desejada para a quantidade de trabalho necessária. A previsão precisa da temperatura permite que o sistema de atuador elétrico funcione de forma consistente, sem afetar a vida útil do dispositivo.

Ambiente frio

As baixas temperaturas apresentam outros problemas para os sistemas hidráulicos. O óleo frio causa uma operação lenta e inconsistente até que o óleo aqueça — o que, por sua vez, causa grandes variações de força e velocidade. Oscilações de temperatura entre quente e frio também podem afetar a integridade da vedação da haste — um componente crítico que ajuda a prevenir vazamentos e contaminação. Aquecedores de tanque de óleo podem controlar as temperaturas de partida, mas representam um componente extra e um custo adicional.

Os atuadores elétricos, por outro lado, podem ser utilizados com graxa para temperaturas extremas, o que permite partidas rápidas e eficazes em baixas temperaturas. Geralmente, há uma pequena diferença de desempenho na repetibilidade da força entre temperaturas frias e quentes. Essa diferença é aceitável na maioria das aplicações, tornando, muitas vezes, preferível a escolha de atuadores elétricos em vez de hidráulicos.

Vida útil e manutenção

Os sistemas hidráulicos são dispositivos robustos e amplamente utilizados, que podem ter uma longa vida útil. A contrapartida é que exigem manutenção frequente e atenção para atingir o desempenho desejado ao longo da vida útil do sistema. Manter a integridade das vedações da haste e do pistão é fundamental para a repetibilidade, pois esses são os principais elementos que contêm a pressão necessária para o movimento e a força. Se esses componentes se desgastarem ou forem danificados, devem ser substituídos. Caso contrário, a força será reduzida na pressão inicial ou haverá vazamento de óleo, afetando a velocidade. A troca periódica dos filtros e do óleo também são tarefas de manutenção adicionais. Óleo contaminado ou degradado também pode afetar gravemente a operação do sistema. Negligenciar os itens de manutenção levará a vazamentos ou contaminação e à falha prematura dos componentes.

Por outro lado, atuadores elétricos dimensionados para a vida útil de uma aplicação não requerem manutenção. Os principais elementos de potência de um atuador elétrico são o fuso de esferas e outros elementos de rolamento axial. Esses elementos possuem uma especificação de Capacidade de Carga Dinâmica (DLR) que pode ser utilizada para estimar a quantidade de trabalho (força ao longo da distância) que um atuador elétrico pode realizar. Utilizando uma estimativa de vida útil L10 padrão da indústria, pode-se estimar que os atuadores elétricos terão uma confiabilidade de 90% em uma aplicação.

Esses elementos de potência geralmente são lubrificados permanentemente, mas métodos de lubrificação simples, que podem ser aplicados em campo, são necessários. O outro elemento de desgaste em um atuador elétrico de haste é a vedação da haste, projetada para impedir a entrada de água, poeira e outras contaminações ambientais nos componentes internos do atuador. Ao contrário das vedações de cilindros hidráulicos, não há pressão para manter o atuador no lugar durante o funcionamento adequado. Mesmo que a vedação falhe, o atuador continuará operando. As vedações de haste na maioria dos atuadores elétricos são facilmente e economicamente substituíveis em caso de danos. O uso indevido é a principal causa de falhas em atuadores elétricos. Exceder as especificações de desempenho do atuador por períodos prolongados ou negligência grave são os fatores de uso indevido mais comuns.