I progettisti di macchine a movimento lineare richiedono sempre più 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 che derivano dall’utilizzo di soluzioni elettromeccaniche. Questi derivano dall’eliminazione della necessità di fluido idraulico e dall’implementazione di una soluzione di movimentazione del carico completamente elettrica.

Rischi per la sicurezza del controllo del movimento basato su cilindro idraulico

Gli ingegneri progettisti specificano i cilindri idraulici per il loro funzionamento ad alta resistenza e a cicli elevati, ma per raggiungere questo obiettivo è necessario un intricato 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, combinati con le caratteristiche intrinseche dell'olio idraulico, possono causare i seguenti problemi:

• Trauma fisico. I sistemi ad alta temperatura e alta pressione presentano rischi potenziali anche durante il funzionamento di routine, ma poiché l'usura e i componenti si guastano, il rischio di pericolo aumenta. La stretta vicinanza alle linee idrauliche può potenzialmente provocare ustioni, contusioni, tagli o abrasioni dalle linee idrauliche.
• Rischio di esposizione.L'Agenzia statunitense per le sostanze tossiche e il registro delle malattie riporta che alcuni tipi di fluidi idraulici possono irritare la pelle o gli occhi e che l'ingestione di alcuni tipi può causare polmonite, sanguinamento intestinale o morte negli esseri umani.
• Gli effetti della respirazione di aria con livelli elevati di fluidi idraulici non sono noti, ma alcuni paesi hanno fissato limiti di esposizione ai fluidi idraulici. L'Istituto nazionale per la sicurezza e la salute sul lavoro (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 ad essere potenzialmente tossici per l’uomo, i fluidi idraulici possono essere dannosi per l’ambiente. L'Agenzia statunitense per la protezione dell'ambiente (EPA), ad esempio, include i fluidi idraulici nel suo elenco di oli che richiedono un trattamento speciale.
• Pericolo di scivolamento e caduta.Sono molti i casi segnalati di lavoratori che sono rimasti feriti scivolando su pozzanghere di liquidi fuoriusciti o cadendo mentre salivano sulle loro macchine con olio sulle mani o sulle scarpe.
• Ripulire. Le fuoriuscite interne possono anche essere soggette a normative locali o richiedere ulteriori investimenti in sostanze assorbenti o altri servizi di pulizia.
• Combustibilità.I fluidi idraulici a base di petrolio sono meno infiammabili dei carburanti distillati medi di petrolio come il carburante per aerei, il cherosene o il gasolio. Questi, tuttavia, possono costituire un pericolo di incendio se spruzzati, come potrebbe accadere quando perdite ad alta pressione convertono il fluido allo stato di aerosol.

Poiché i fluidi idraulici si degradano e perdono efficacia nel tempo, devono essere sostituiti regolarmente, il che comporta costi aggiuntivi per mantenere un inventario di olio e filtri nuovi. In genere, sono necessarie risorse aggiuntive del reparto di manutenzione per coordinare il controllo dei filtri e dell'integrità dell'olio per determinare quando cambiare i fluidi. La lassità in uno qualsiasi di questi sforzi aumenta il rischio di 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'azionamento per impieghi gravosi e a cicli elevati. Le applicazioni idrauliche sono tradizionalmente note per gestire forze e carichi più pesanti in applicazioni con un investimento iniziale inferiore. Poiché gli attuatori elettromeccanici hanno migliorato la capacità di gestire carichi più pesanti, la sincronizzazione degli attuatori e la semplice implementazione, il tutto senza fluidi idraulici o impianti idraulici complessi, offrono prestazioni paragonabili o migliori rispetto ai sistemi idraulici.

Confrontiamo il funzionamento degli attuatori elettrici e dei cilindri idraulici. Gli attuatori elettromeccanici incorporano tutte le funzionalità operative nell'alloggiamento stesso dell'attuatore, che collega un'unità di controllo elettronica (ECU) con solo pochi fili. Abilitando questa funzionalità sono microprocessori integrati che possono essere programmati per segnalare la posizione, fornire feedback diagnostico che migliora le prestazioni e gestire funzioni complesse come la sincronizzazione di più attuatori. Oltre a eliminare i rischi direttamente correlati all'uso dei 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 offrono loro il massimo controllo sul carico.
• Gli alloggiamenti compatti sono più facili da sigillare, eliminando così i rischi di contaminazione.
• Meno parti mobili significano meno usura e minori rischi di guasto.
• L'implementazione e il funzionamento del monitoraggio delle prestazioni sono molto più semplici perché la maggior parte di esso viene eseguita con software anziché con sistemi esterni.
• Gli attuatori elettronici possono accettare comandi e, in cambio, fornire dati relativi alla sicurezza come carico o temperatura.
• Le operazioni possono essere interrotte facilmente in caso di incidente.
• I sistemi elettronici possono essere bypassati manualmente, se necessario.
• Il funzionamento è silenzioso, eliminando il pericolo di problemi uditivi per coloro che ne sono costantemente esposti.

Poiché l’attenzione alla sicurezza sul lavoro cresce tra gli enti regolatori governativi e il pubblico in generale, è diventata una considerazione importante quando si progetta una soluzione ecologica di controllo del movimento. Gli attuatori elettromeccanici risolvono alcuni degli svantaggi di sicurezza dei sistemi basati su cilindri idraulici. Combinate tutto ciò con la facilità di funzionamento e manutenzione e avrete un'opzione ideale per le future esigenze dei vostri attuatori.