No domínio da automação industrial, é muito importante escolher o atuador certo para obter os melhores resultados. O mercado global de actuadores está a crescer a um ritmo acelerado e prevê-se que cresça a uma CAGR de 12,05% de 2022 a 2029, de $44,6 mil milhões para $98,92 mil milhões.
Quando se trata de actuadores, existem duas categorias principais: actuadores pneumáticos e actuadores eléctricos. Cada um tem as suas próprias vantagens e é adequado para utilizações específicas. Este artigo fornecerá mais informações sobre cada tipo de atuador de válvula e ajudá-lo-á a escolher o mais adequado.
O que é um atuador pneumático?
Um atuador pneumático é um dispositivo mecânico que converte ar comprimido em movimento. Funciona utilizando a força criada pela pressão do ar para empurrar peças como pistões ou cilindros. A forma mais comum é o cilindro pneumático, em que o ar é bombeado para dentro do cilindro para empurrar um pistão e, consequentemente, o movimento linear.
Este movimento simples pode ser utilizado para controlar válvulas, com aplicações comuns que incluem o controlo de válvulas em indústrias como a produção de petróleo e gás, processamento químico, tratamento de água, sistemas AVAC e fábricas.
O princípio do seu funcionamento baseia-se na pressão do ar, que afecta a força e o movimento produzido. A força gerada pelo atuador é proporcional à pressão do ar e ao tamanho do pistão, o que torna estes actuadores adequados para aplicações em que o movimento é direto, rápido e preciso.
O que é um atuador elétrico?
Um atuador elétrico é um dispositivo que é utilizado para converter energia eléctrica em energia mecânica. Utiliza um motor elétrico para acionar peças mecânicas, como engrenagens ou parafusos, para produzir movimento linear ou rotacional. O motor recebe energia eléctrica sob a forma de corrente alternada ou contínua e converte esta energia em energia mecânica para fazer funcionar o atuador.
Neste processo, o motor elétrico é a parte mais importante, que converte a energia eléctrica em energia mecânica e a transmite. Este movimento é controlado com precisão e, por isso, os actuadores eléctricos são adequados para utilização em aplicações que exigem elevada exatidão e precisão, como o fabrico automatizado.
Principais diferenças entre actuadores pneumáticos e eléctricos
Tendo discutido as informações gerais sobre os actuadores pneumáticos e eléctricos, é altura de comparar os dois tipos de actuadores.
| Caraterística | Actuadores pneumáticos | Actuadores eléctricos |
| Velocidade de resposta | Rápido (0,1 segundos) | Mais lento (0,3 a 1 segundo) |
| Precisão de controlo | Precisão de 1-2 mm | Alta precisão (0,01 mm) |
| Força e velocidade | Grande força rápida (1000 N < 0,1s) | Força moderada (até 500 N) com precisão |
| Adequação à temperatura | Funciona no intervalo de 5°C a 60°C | Funciona no intervalo de -20°C a 80°C |
| Adequação à humidade | Até 80% de humidade relativa | Adequado para humidade relativa até 95% |
| Requisitos de manutenção | Menos frequente, substituição do vedante e limpeza do filtro a cada 6-12 meses | Mais frequentemente, lubrificar as engrenagens de 3 em 3-6 meses e inspecionar os circuitos eléctricos |
| Custo do componente (custo inicial) | $50 – $500 | $200 – $1,500 |
| Custo operacional | Superior (requer sistema de compressor de ar) | Mais baixo (eficiência energética) |
| Conceção | Estrutura simples, normalmente de maiores dimensões | Design mais compacto, adequado para aplicações com espaço limitado |
Velocidade de resposta
Em termos de capacidade de resposta e tempo de resposta, os actuadores pneumáticos são geralmente mais rápidos do que os actuadores eléctricos. Os actuadores pneumáticos são capazes de realizar movimentos em apenas 0,1 segundos devido à elevada taxa de aplicação de pressão de ar, o que os torna adequados para utilização em processos de automação industrial que envolvam operações repetitivas e rápidas, tais como operações de válvulas. Por outro lado, os actuadores eléctricos são relativamente mais lentos, com um tempo de resposta que varia entre 0,3 e 1 segundo, porque os motores demoram algum tempo a desenvolver o binário necessário.
Precisão de controlo
Em termos de controlo, os actuadores eléctricos oferecem um controlo preciso e são mais precisos do que outros tipos de actuadores. Podem ter uma precisão de 0,01 mm, o que é ideal para aplicações que exigem precisão, como no controlo de válvulas em sistemas delicados. No entanto, os actuadores pneumáticos são muito fiáveis, mas não são tão precisos como os hidráulicos; só podem atingir uma precisão de cerca de 1-2 mm devido à flutuação da pressão do ar.
Força e velocidade
Os actuadores pneumáticos são particularmente bons a produzir uma grande força rapidamente, alguns modelos podem produzir 1000 N de força em menos de 0,1 s. Isto torna-os adequados para utilização em aplicações em que há necessidade de movimentos frequentes e vigorosos. No entanto, os actuadores eléctricos são mais versáteis em termos de força e velocidade quando se trata de controlar o movimento com precisão, especialmente em aplicações em que tanto a força como a precisão são importantes. Por exemplo, podem aplicar forças até 500 N com elevada precisão e a velocidade é de 20-30 mm/s, ao mesmo tempo que regulam a tensão para um desempenho ótimo.
Adequação ambiental
Quanto às condições ambientais, os actuadores eléctricos são geralmente mais adequados para uma variedade de condições. Podem trabalhar numa gama de temperaturas de -20°C a 80°C e não são afectados pela humidade, pelo que podem ser utilizados no interior e no exterior. Os motores eléctricos não são muito afectados pela humidade e podem funcionar em condições de humidade relativa até 95%.
Por outro lado, os actuadores pneumáticos não são muito adequados para ambientes húmidos ou molhados. Tornam-se um problema quando expostos a humidade elevada ou água, como no caso de fugas de ar e corrosão. Os actuadores pneumáticos são mais eficazes em condições que não excedam a humidade relativa 80% e temperaturas entre 5°C e 60°C. Por conseguinte, os actuadores eléctricos são utilizados na maioria dos casos em que o ambiente é implacável ou varia em termos de temperatura, humidade, etc.
Requisitos de manutenção
Os actuadores pneumáticos são relativamente fáceis de manter porque têm poucas peças e dependem de ar comprimido. No entanto, podem surgir alguns problemas, como fugas de ar ou danos na válvula pneumática, o que pode reduzir a sua eficiência, exigindo uma manutenção frequente, como a substituição dos vedantes e a limpeza dos filtros de 6 a 12 meses, consoante a utilização.
Em contrapartida, os actuadores eléctricos necessitam de uma manutenção mais frequente. Isto envolve lubrificar as engrenagens a cada 3-6 meses e inspecionar os circuitos eléctricos para detetar sinais de desgaste ou falha. No entanto, os actuadores eléctricos são geralmente mais fiáveis a longo prazo, especialmente em aplicações em que o atuador é utilizado frequentemente, uma vez que não sofrem de problemas como fugas de ar ou danos causados pela humidade, como os actuadores pneumáticos.
Custo
Os actuadores pneumáticos são relativamente mais baratos do que outros tipos de actuadores, e o seu custo pode variar entre $50 e $500, dependendo do modelo. Também têm custos de substituição mais baixos e são mais fáceis de instalar, o que os torna adequados para projectos que não são muito grandes ou onde não é necessária uma elevada precisão. No entanto, necessitam de um sistema de compressor de ar que acrescenta 20-30% ao custo global de funcionamento devido ao consumo de energia e à manutenção.
Os actuadores eléctricos são relativamente caros e custam entre $200 e $1.500 para o investimento inicial. Embora sejam mais caros para comprar inicialmente, são mais baratos para operar a longo prazo, especialmente em aplicações que necessitam de ajuste fino. A longo prazo, os actuadores eléctricos são geralmente mais rentáveis, especialmente em aplicações que requerem alta precisão e baixa manutenção.
Como determinar o melhor atuador para o seu projeto
A seleção do atuador adequado para o projeto depende dos requisitos e limitações do projeto.
Em primeiro lugar, decidir se é necessário um movimento linear ou rotativo e, em seguida, decidir sobre a força, a velocidade e a precisão necessárias. Os actuadores pneumáticos são utilizados quando há necessidade de movimentos rápidos e potentes, enquanto os actuadores eléctricos são utilizados quando há necessidade de precisão.
Em seguida, avalie a fonte de alimentação. Em situações em que a eletricidade não é facilmente acessível ou não está disponível ou em condições extremas, os actuadores pneumáticos que são operados através de ar comprimido podem ser mais úteis. Por outro lado, se necessitar de um atuador que seja mais eficiente em termos energéticos e que possa ser ajustado até um certo grau, então os actuadores eléctricos podem proporcionar um controlo motorizado fino de um motor elétrico.
Tenha em consideração as condições ambientais em que o atuador será utilizado. Por exemplo, se a aplicação exigir a utilização de alta temperatura, alta humidade ou exposição a substâncias perigosas, os actuadores eléctricos são normalmente preferidos devido à sua construção robusta. Nestas condições, os actuadores pneumáticos podem ter problemas como fugas de ar ou corrosão.
Além disso, é importante avaliar os custos a longo prazo do funcionamento da empresa e os custos de manutenção. Os actuadores pneumáticos são menos complexos em termos de construção e utilizam ar comprimido, o que significa que incorrem em custos contínuos para a compressão de ar. Estes custos, incluindo o consumo de energia para os compressores e a manutenção regular, são recorrentes e a longo prazo. Por outro lado, os actuadores eléctricos são relativamente mais caros do que os pneumáticos, mas são mais baratos a longo prazo. São mais fáceis de gerir e são mais adequados para utilização em sistemas que requerem ajustes ou afinações constantes, o que torna a sua manutenção mais barata a longo prazo.
Por último, mas não menos importante, avalie a limitação de espaço em termos do tamanho e da forma de instalação do atuador. Certifique-se de que o atuador pode ser instalado na área indicada, especialmente no caso de um espaço pequeno ou de determinadas condições de instalação. Existem algumas aplicações em que pode ser necessário que o equipamento seja compacto ou concebido para uma área de utilização específica.
Ao considerar estes factores, pode selecionar o atuador mais adequado para o seu projeto.
Porquê escolher a Vincer para o seu projeto?
Ao selecionar o atuador para o projeto, é também importante considerar a fiabilidade dos fornecedores de actuadores. Vinagre é um fabricante de renome que tem estado no negócio de fornecer actuadores eléctricos e pneumáticos de qualidade para várias indústrias.
Já concluímos mais de 800 projectos e temos mais de 650 clientes satisfeitos, e oferecemos sistemas de actuadores fiáveis, duradouros e acessíveis. Os produtos que oferecemos são da melhor qualidade e são concebidos para proporcionar o melhor desempenho e precisão. Os actuadores Vincer são certificados com ISO9001:2015 e CE, o que significa que são duradouros e cumprem todos os requisitos necessários.
Se estiver interessado em soluções de actuadores de alto desempenho para o seu sistema, por favor entrar em contacto com a Vincer para saber como as nossas soluções podem ajudar a melhorar a sua empresa.
Conclusão
Em conclusão, é claro que os actuadores pneumáticos e eléctricos são dois tipos diferentes de actuadores que têm as suas próprias vantagens e desvantagens, e a escolha entre eles depende do projeto específico. Os actuadores pneumáticos são adequados para aplicações que requerem movimentos rápidos, potentes e de baixo custo, enquanto os actuadores eléctricos são adequados para aplicações que requerem movimentos precisos, duradouros e controlados. Assim, tendo em conta a velocidade, a precisão, as condições ambientais e os custos a longo prazo, etc., pode escolher o atuador que proporcionará o melhor desempenho, fiabilidade e rentabilidade para o seu projeto.
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