Como decidir entre atuador pneumático e Atuador elétrico

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03/02/2020

O debate em torno dos prós e contras do Atuador elétricos e ou Atuador pneumático dura há anos e ainda não existe uma resposta fácil. Aqui, com a ajuda da da JEFFERSON ENGENHARIA, focamos nos principais diferenciais para ajudar a restringir sua decisão.

Autor Robson Egito - Consultor e palestrante em processos industriais 

Atuador Pneumático Rotativo Fig.1 Atuador pneumatico

Resultado de imagem para electric actuatorResultado de imagem para electric actuator                   Fig.2 atuador Eletrico 

 

A questão de saber se é melhor usar atuador pneumático ou elétrico como parte do design do sistema ou comprar equipamentos com um tipo de atuador ou outro não se presta a uma resposta fácil. Como muitas das decisões da vida, a resposta a essa pergunta geralmente começa com: "Bem, isso depende ..."

Se houver algum diferencial significativo de desempenho, é que os atuadores elétricos são mais conhecidos por seus altos níveis de precisão. Embora isso não seja o caso, os atuadores pneumáticos não podem fornecer movimentos muito precisos. Novamente, o problema aqui gira em torno de quanta precisão você realmente precisa.

Para obter ajuda sobre esse problema, consultamos as informações de Robson Egito na Na JEFFERSON ENGENHARIA, um fornecedor de atuadores pneumáticos, elétricos e hidráulicos.

a escolha de atuadores pneumáticos ou elétricos envolve uma avaliação de desempenho, custos de componentes, custos de sistema e ganhos de produtividade. As duas tecnologias são tão diferentes que uma não pode substituir a outra. Cada um tem vantagens e desvantagens inerentes.

No caso dos atuadores pneumáticos, O atuador pneumático proporciona alta força e velocidade a baixo custo unitário em um espaço reduzido. De fato, os cilindros pneumáticos fornecem mais força e velocidade por tamanho de unidade do que qualquer outra tecnologia de atuador, exceto a hidráulica. A força e a velocidade nos atuadores pneumáticos são facilmente ajustáveis ​​e são independentes entre si.

Os atuadores pneumáticos são mais econômicos quando a escala de implantação corresponde à capacidade do compressor. Compressores pequenos são eficientes e econômicos quando usados ​​para alimentar um pequeno número de dispositivos pneumáticos. Compressores grandes são eficientes e econômicos ao alimentar um grande número de dispositivos pneumáticos.

Os preços dos cilindros de haste não reparáveis ​​variam de R$ 65 a R$ 1000,00 , dependendo do diâmetro do corpo, curso e opções.

Embora os custos com componentes pneumáticos sejam baixos, os custos de manutenção e operação podem ser altos, especialmente se não houver um esforço sério para quantificar e minimizar os custos. Os custos de manutenção e operação incluem os custos de substituição do cilindro, instalação e manutenção da linha de ar e eletricidade para o compressor. De acordo com o Departamento de Energia, 24% do custo anual do ar comprimido é devido à manutenção, equipamentos e instalação, enquanto 76% se deve diretamente ao custo da eletricidade do compressor.

A determinação do custo operacional por dispositivo pneumático implantado em uma instalação pode ser surpreendente, especialmente se os cálculos de custo não forem realizados há um tempo e a escala das operações diminuiu. Se houver 500 dispositivos pneumáticos usando um compressor, o custo por dispositivo poderá em média US$ 100 por ano; mas se houver apenas 50 dispositivos, o custo por dispositivo aumentará dez vezes para US $ 1.000.

O caso dos atuadores elétricos
Ao contrário da pneumática, o atuador elétrico fornece controle e posicionamento precisos, ajudam a adaptar as máquinas a processos flexíveis e têm baixo custo operacional. Eles são mais econômicos quando implantados em uma escala moderada em processos em que suas vantagens de desempenho podem ser um benefício e quando os componentes eletrônicos são separados do atuador para segmentar e minimizar os custos de substituição.

Os atuadores elétricos consistem em uma bola, um parafuso ou um rolo conectado através de um acoplador a um motor elétrico. Quando o parafuso gira, ele move um pistão conectado à haste ou ao carro. A haste ou carro move a carga. O desempenho varia de acordo com os materiais utilizados.

Motores comumente usados ​​para atuadores elétricos incluem steppers e servos. Os motores de corrente contínua e de corrente alternada às vezes são usados ​​com interruptores de limite quando a precisão do posicionamento é menos crítica. Os motores de passo são uma opção econômica para posicionamento preciso em velocidades mais baixas. No entanto, os steppers podem perder a sincronização com o controlador quando empregados em loop aberto sem um codificador ou se estiverem subdimensionados para um aplicativo. Os servos, por definição, são de circuito fechado e oferecem desempenho superior em altas velocidades, embora a um custo mais alto. Parafusos de alta precisão e mecânica anti-folga podem fornecer precisões de dez milésimos de polegada. As precisões padrão com componentes padrão variam de algumas centésimas a alguns milésimos de polegada.

Os componentes de um atuador elétrico incluem o atuador mecânico que converte a rotação do motor em velocidade e impulso linear, o motor, um driver ou amplificador eletrônico para alimentar o motor e um controlador para controlar o movimento. O custo total desses componentes varia de US $ 800 a US $ 3.000 ou mais, atualmente não existe fabricante no Brasil, sendo 100% importado. 

Os custos operacionais dos atuadores elétricos devem-se em grande parte ao consumo de energia do motor. O circuito de baixa tensão dos controladores e drivers consome energia em um grau muito menor.

Embora os custos dos componentes dos atuadores elétricos sejam altos, os custos operacionais são baixos. Os altos custos dos componentes muitas vezes impedem o uso de atuadores elétricos, porque as economias nos custos operacionais, em comparação com a pneumática, geralmente não são consideradas adequadamente ou são completamente ignoradas.

Comparação de custos
Para comparar melhor os custos reais entre os atuadores pneumáticos e eletrônicos, considere este exemplo: As trocas manuais (adaptando uma linha de produção a um produto diferente) podem ser caras em termos de produção perdida e de horas de trabalho necessárias para implementar a mudança. No decorrer de um ano, se as trocas forem necessárias uma vez por semana e cada troca exigir duas pessoas por quatro horas a US $ 15 por hora, os custos de horas-homem serão de US $ 6.240 por ano. Se os produtos são produzidos um por minuto e o valor de cada produto é de US $ 10, os custos de produção perdidos são de US $ 124.800. O custo total anual das trocas é de US $ 145.600. Como os atuadores elétricos podem reduzir substancialmente os custos de troca (em grande parte devido ao fato de poderem manter as configurações de condição),

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