I progettisti di macchine a movimento lineare scelgono sempre più spesso 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 derivanti dall'utilizzo di soluzioni elettromeccaniche, che si ottengono eliminando la necessità di fluido idraulico e implementando una soluzione di movimentazione del carico completamente elettrica.

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

I progettisti specificano i cilindri idraulici per garantire elevata resistenza e cicli di funzionamento intensivi, 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 alcuni possono essere pressurizzati fino a 10.000 psi e riscaldati fino a 180 °F.

Questi fattori, combinati con le caratteristiche intrinseche dell'olio idraulico, possono causare uno qualsiasi dei 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 tubazioni idrauliche può potenzialmente causare ustioni, contusioni, tagli o abrasioni.
• Rischio di esposizione.L'Agenzia statunitense per le sostanze tossiche e il registro delle malattie (ATSDR) riferisce che alcuni tipi di fluidi idraulici possono irritare la pelle o gli occhi e che l'ingestione di alcuni di essi può causare polmonite, emorragie intestinali o morte nell'uomo.
• Gli effetti dell'inalazione di aria con elevate concentrazioni di fluidi idraulici non sono noti, ma alcuni paesi hanno stabilito limiti di esposizione a tali fluidi. Il National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) raccomanda un limite di esposizione di 350 mg/m³.³di distillati di petrolio per una giornata lavorativa di 10 ore e una settimana lavorativa di 40 ore.
• Contaminazione.Oltre a 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 nella sua lista di oli che richiedono una gestione speciale.
• Pericolo di scivolamento e caduta.Sono stati segnalati numerosi casi di lavoratori rimasti feriti scivolando su pozzanghere di liquido fuoriuscito o cadendo mentre salivano sui macchinari con le mani o le scarpe sporche d'olio.
• RipulireLe fuoriuscite di liquidi in ambienti chiusi possono inoltre essere soggette a normative locali o richiedere ulteriori investimenti in materiali assorbenti o altri servizi di pulizia.
• Combustibilità.I fluidi idraulici a base di petrolio sono meno infiammabili dei combustibili 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 trasformano il fluido in un aerosol.

Poiché i fluidi idraulici si degradano e perdono efficacia nel tempo, devono essere sostituiti regolarmente, il che comporta costi aggiuntivi per la gestione delle scorte di olio e filtri nuovi. In genere, sono necessarie risorse aggiuntive del reparto manutenzione per coordinare il controllo dei filtri e dell'integrità dell'olio al fine di determinare quando è necessario sostituire i fluidi. La negligenza in una qualsiasi di queste attività aumenta il rischio derivante dall'utilizzo di fluidi idraulici.

La scelta sicura

Nonostante gli svantaggi sopra descritti, i sistemi idraulici sono stati implementati perché rappresentavano la migliore alternativa per azionamenti gravosi e ad alto ciclo di lavoro. Le applicazioni idrauliche sono tradizionalmente note per la loro capacità di gestire forze e carichi maggiori con un investimento iniziale inferiore. Con l'evoluzione degli attuatori elettromeccanici, che hanno migliorato le loro capacità di gestire carichi più pesanti, la sincronizzazione e la semplicità di implementazione, il tutto senza fluidi idraulici o complessi impianti idraulici, le prestazioni offerte sono paragonabili o addirittura superiori a quelle dei sistemi idraulici.

Confrontiamo il funzionamento degli attuatori elettrici e dei cilindri idraulici. Gli attuatori elettromeccanici integrano tutte le funzionalità operative all'interno dell'involucro stesso, collegando un'unità di controllo elettronica (ECU) tramite pochi fili. Questa capacità è resa possibile dai microprocessori integrati, programmabili per segnalare la posizione, fornire feedback diagnostici che migliorano le prestazioni e gestire funzioni complesse come la sincronizzazione di più attuatori. Oltre a eliminare i rischi direttamente correlati all'uso di fluidi, gli attuatori elettromeccanici offrono i seguenti vantaggi in termini di sicurezza dell'impianto:

• Consentendo agli operatori di aumentare o diminuire la velocità, seguire un profilo di movimento costante o mantenere una posizione, gli attuatori elettromeccanici offrono 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 significa minore usura e minor rischio di guasti.
• L'implementazione e la gestione del monitoraggio delle prestazioni sono molto più semplici perché la maggior parte del processo viene eseguita tramite software anziché con sistemi esterni.
• Gli attuatori elettronici possono ricevere comandi e, in cambio, fornire dati relativi alla sicurezza, come il carico o la temperatura.
• Le operazioni possono essere interrotte facilmente in caso di incidente.
• I sistemi elettronici possono essere disattivati ​​manualmente, se necessario.
• Il funzionamento è silenzioso, eliminando il rischio di danni all'udito per coloro che sono costantemente esposti al rumore.

Con la crescente attenzione alla sicurezza sul lavoro da parte degli enti governativi di regolamentazione e del pubblico in generale, questo aspetto è diventato un fattore importante nella progettazione di soluzioni di controllo del movimento ecocompatibili. Gli attuatori elettromeccanici ovviano ad alcuni degli svantaggi in termini di sicurezza dei sistemi basati su cilindri idraulici. A ciò si aggiungono la facilità d'uso e di manutenzione, che li rendono la soluzione ideale per le future esigenze di attuazione.