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Factores clave a tener en cuenta al comparar actuadores eléctricos e hidráulicos

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Recopilación de datos / Eficiencia y costes / Fugas y cuestiones medioambientales

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Los actuadores hidráulicos gozan de una reputación en el sector por su gran fuerza. Desde el punto de vista del coste de adquisición, los sistemas hidráulicos suelen ser más económicos de implementar que un servosistema eléctrico. Entre sus inconvenientes se encuentran un mayor espacio necesario, un mantenimiento periódico y la necesidad de ajustes manuales para lograr un rendimiento óptimo del sistema. Los sistemas hidráulicos son sensibles a las fluctuaciones de temperatura, propensos a las fugas y funcionan en un entorno de bucle abierto, lo que plantea dificultades para la recopilación de datos. Aunque se pueden implementar sistemas servohidráulicos para paliar algunos de estos problemas, estos ocupan más espacio y su uso resulta muy costoso. Los sistemas hidráulicos ofrecen una larga vida útil, pero no son tan eficientes en su funcionamiento como los sistemas eléctricos.

Los sistemas eléctricos requieren menos espacio en general que los hidráulicos. Además, proporcionan un control preciso de la posición, la velocidad y el ritmo, con un funcionamiento más eficiente. Funcionan en un entorno de bucle cerrado, lo que facilita la recopilación de datos, y prácticamente no requieren mantenimiento. Preferidos por su mayor nivel de precisión en el rendimiento, los servosistemas eléctricos pueden resultar más costosos que los hidráulicos en su implantación inicial. Sin embargo, la mayor eficiencia de funcionamiento, con poco o ningún mantenimiento a lo largo de la vida útil del sistema, hace que su coste total de propiedad sea menor a lo largo de la vida útil del equipo y los convierte en una alternativa atractiva a los sistemas hidráulicos.

1. Recopilación de datos

En la búsqueda incesante por mejorar los procesos de fabricación, la recopilación de datos en áreas críticas es cada vez más habitual en el entorno industrial actual. Los cilindros hidráulicos requieren sistemas servohidráulicos costosos y complejos, con sensores adicionales para registrar y supervisar la posición, la velocidad, la fuerza y otros factores que tienen lugar en el punto de trabajo. Todos estos factores están integrados en el servosistema de un actuador eléctrico. La supervisión de la corriente del motor facilita el seguimiento de la fuerza y la repetibilidad. El dispositivo de retroalimentación del motor registra con precisión la posición y la velocidad.

2. Eficiencia y coste

Los sistemas de actuadores eléctricos suelen funcionar con una eficiencia de entre el 75 % y el 80 % en el trabajo que realizan; los sistemas de actuadores hidráulicos suelen funcionar con una eficiencia de entre el 40 % y el 55 %. Otro factor a tener en cuenta en la ecuación de los costes de la electricidad es que los actuadores eléctricos solo consumen corriente en el motor cuando es necesario. Cuando los actuadores eléctricos están en reposo, no necesitan corriente, o solo una cantidad muy reducida, para mantener su posición. Los sistemas hidráulicos requieren que la unidad de potencia mantenga el sistema hidráulico presurizado en todo momento mientras el sistema esté encendido, lo que da lugar a un uso ineficiente de la energía.

Al dividir entre sí las eficiencias de ambas tecnologías, se puede determinar un factor aproximado del coste de la electricidad en función del tiempo que los actuadores o cilindros están realmente en movimiento.

Por ejemplo: 80 % (eléctrico) / 40 % (hidráulico) = 2. Esto significa que la tecnología eléctrica es el doble de eficiente o que la hidráulica consume el doble de energía para realizar el mismo trabajo. Se trata de una aproximación, pero no dista mucho de la realidad. De hecho, a menos que un sistema hidráulico reciba un mantenimiento adecuado, la eficiencia global del sistema puede reducirse hasta el 20 %, lo que hace que la tecnología eléctrica sea hasta cuatro veces más eficiente (o que los costes de la energía hidráulica sean hasta cuatro veces mayores).

Aunque los sistemas de actuadores eléctricos son el doble de eficientes que los sistemas de cilindros hidráulicos, una solución de servomotores eléctricos puede resultar más cara de implementar inicialmente. Sin embargo, el coste a lo largo de la vida útil del sistema puede ser sustancialmente menor si se tienen en cuenta el mayor rendimiento, la flexibilidad del sistema y la reducción de los costes de los servicios públicos.

3. Fugas y preocupaciones medioambientales

Muchos profesionales del sector hidráulico han afirmado: «No se trata de SI la hidráulica va a tener fugas, sino de cuándo y en qué medida». Las fugas provocan desorden en el entorno de fabricación y también suponen un riesgo para la seguridad si alguien resbala sobre el líquido derramado. Más alarmante aún es que las fugas podrían causar una grave contaminación en procesos y productos clave, como el procesamiento de alimentos, los productos farmacéuticos, los dispositivos médicos y otros. Un incidente de contaminación puede resultar costoso tanto en términos de limpieza como de producto desechado, y aún más costoso si el producto contaminado llega a los consumidores y posteriormente se retira del mercado. Además, muchos sistemas hidráulicos se instalan al aire libre y en las proximidades de zonas habitadas y de agua potable. Las fugas de aceite al entorno pueden suponer un grave problema para las comunidades.

La tecnología de actuadores eléctricos es una de las tecnologías de movimiento lineal más limpias que se pueden implementar de forma activa y sencilla. La grasa del husillo es el único contaminante potencial; si es necesario, se pueden aplicar grasas especiales (de grado alimentario, para salas blancas, etc.). Las juntas de alta calidad utilizadas en el vástago del actuador eléctrico mantienen la grasa dentro del actuador, lo que elimina prácticamente los problemas de contaminación.