Attuatori elettrici vs. sistemi tradizionali idraulici sulle macchine movimento terra

La tecnologia applicata ai macchinari dedicati al settore delle costruzioni sta attraversando una profonda trasformazione grazie all’avvento dell'elettrificazione. Non stiamo parlando specificatamente dell’ambito motoristico, però, che è tema caldo degli ultimi anni di sviluppo in tutto il settore industriale off highway, ma di quello di elettrificazione e sostituzione dei “Bar con i Kwh” nella componentistica dedicata al controllo degli organi lavorativi. Fin dagli albori della meccanica per l’edilizia, gli attuatori idraulici sono stati la spina dorsale dell'equipaggiamento delle macchine movimento terra, quelli in grado, in estrema sintesi, di erogare coppia e controllo necessari eseguire le varie funzioni del mezzo. Tuttavia, gli attuatori elettrici stanno emergendo come un'alternativa molto valida, sia per i costruttori che, soprattutto, per gli utilizzatori, perché sulla carta sono in grado di offrire efficienza, precisione e benefici ambientali. Resta da capire se il potenziale degli attuatori elettrici nei macchinari da costruzione e i loro vantaggi operativi, siano trasversalmente validi per tutte le attività e le “Dimensioni operative” o se esistano limitazioni di sorta, nonché le prospettive future di questa tecnologia.

Gli attuatori elettrici sono dispositivi fondamentali nelle macchine da costruzioni moderne, utilizzati per convertire l'energia elettrica in movimento meccanico. Essi svolgono funzioni essenziali come il controllo delle braccia idrauliche, il posizionamento delle benne e la regolazione delle lame, contribuendo a migliorare la precisione e l'efficienza operativa. Un attuatore elettrico è composto da diversi elementi chiave. Il motore elettrico rappresenta il cuore del sistema ed è generalmente del tipo a corrente continua (DC) o alternata (AC), a seconda dell'applicazione. I modelli brushless, privi di spazzole, sono spesso preferiti per la loro maggiore durata e la minore necessità di manutenzione. Il riduttore ha il compito di diminuire la velocità del motore aumentando al contempo la coppia disponibile; in base alle esigenze, può essere epicicloidale, a vite senza fine o a ingranaggi. Il moto rotativo generato dal motore viene trasformato in un movimento lineare grazie a un sistema di traslazione, che può essere costituito da una vite a ricircolo di sfere o da una cremagliera, particolarmente utili quando è richiesta elevata precisione con basse perdite energetiche. Per garantire un controllo accurato, gli attuatori elettrici sono spesso dotati di sensori di posizione come encoder o potenziometri, che forniscono feedback continuo al sistema di controllo. L'intero funzionamento è gestito da un controller elettronico, che regola l'alimentazione e il segnale di comando, spesso integrato con protocolli di comunicazione standard come il CAN-Bus, ampiamente utilizzato nel settore delle macchine da costruzioni. Per resistere alle condizioni ambientali difficili dei cantieri, gli attuatori sono racchiusi in alloggiamenti sigillati e progettati per proteggere i componenti interni da polvere, detriti e agenti atmosferici. Il funzionamento dell’attuatore avviene in modo sequenziale. Il sistema centrale della macchina invia un segnale di controllo, che può derivare da un joystick, da un computer di bordo o da un sistema remoto. Questo segnale determina l'attivazione del motore elettrico, il quale, attraverso il riduttore e il sistema di traslazione, genera il movimento necessario, sia esso lineare o rotativo. I sensori integrati monitorano in tempo reale la posizione, permettendo al sistema di correggere eventuali deviazioni e garantendo un’elevata precisione operativa, anche sotto carichi variabili. Alcuni modelli includono sistemi di sicurezza avanzati, come freni elettromagnetici, che bloccano il movimento in caso di malfunzionamento.

Uno dei vantaggi più significativi degli attuatori elettrici è l'efficienza. Gli attuatori idraulici comportano perdite di energia sostanziali a causa della resistenza del fluido e delle perdite. Studi hanno dimostrato che gli attuatori elettrici possono quasi raddoppiare l'efficienza delle attrezzature da costruzione rispetto alle loro controparti idrauliche. Questo miglioramento si traduce in una gestione energetica più efficace, una riduzione del consumo di energia e un aumento della durata della batteria nei macchinari elettrici. Un altro beneficio importante è l'impatto ambientale ridotto. Gli attuatori elettrici eliminano la necessità di fluido idraulico, riducendo il rischio di perdite e sversamenti che potrebbero causare danni meccanici oltre che ambientali. Ciò rende i macchinari elettrici da un lato meno sensibili a guasti e dall’altro più eco-compatibili, minimizzando i rifiuti pericolosi e abbassando l'impronta di carbonio. Inoltre, l'assenza di fluido idraulico riduce i requisiti di manutenzione e i costi associati. Un ulteriore aspetto positivo è la riduzione del rumore. I cantieri sono spesso afflitti da un elevato inquinamento acustico dovuto al funzionamento dei macchinari pesanti. Gli attuatori elettrici contribuiscono a un funzionamento più silenzioso delle macchine eliminando la pompa idraulica e i componenti associati. Questa riduzione dei livelli di rumore favorisce sia gli operatori che l'ambiente circostante, rendendo i progetti urbani più gestibili.

Gli attuatori elettrici stanno rivoluzionando il settore delle costruzioni, trovando spazio in macchinari come escavatori, minipale e caricatori frontali. Ecco alcune applicazioni sorprendenti che, fino a poco tempo fa, sembravano impensabili, ma che oggi stanno ampliando le capacità operative e il controllo delle macchine movimento terra. Scopriamole insieme!

Gli attuatori ad attacco rapido consentono adi sostituire gli attrezzi senza lasciare la propria postazione, aumentando efficienza e sicurezza. Offrono benefici significativi, tra cui minori costi di progettazione e installazione eliminando la necessità di sistemi idraulici complessi. Inoltre, riducono i costi di esercizio con un sistema privo di manutenzione e senza flessibili soggetti a usura. Migliorano la sicurezza eliminando i tubi flessibili ad alta pressione dalla cabina e aumentano la produttività riducendo i tempi di sostituzione degli attrezzi.

Gli attuatori elettrici per il cofano semplificano l’accesso al motore, migliorando sicurezza e praticità. Offrono costi ridotti di progettazione, installazione ed esercizio grazie alla minore complessità rispetto ai sistemi idraulici. Resistenti a urti e temperature estreme, evitano azionamenti accidentali e riducono i rischi per l’operatore. Inoltre, aumentano la produttività permettendo l’apertura facile anche con batteria scarica.

Piuttosto che un passaggio immediato a macchine completamente elettriche, l'industria probabilmente vedrà un approccio ibrido in cui gli attuatori elettrici completeranno i sistemi idraulici esistenti. Questa ibridazione consente ai produttori di integrare i benefici degli attuatori elettrici mantenendo al contempo l'elevata capacità di forza degli idraulici per applicazioni specifiche. L'interesse crescente per gli attuatori elettrici ha spinto molti fornitori di componenti a sviluppare nuove soluzioni adatte ai macchinari da costruzione. La ricerca continua dovrebbe portare a progetti di attuatori migliorati, più compatti, potenti ed economici. I vantaggi degli attuatori elettrici si estendono anche oltre i macchinari da costruzione, interessando settori come l'agromeccanica e la movimentazione dei materiali, anche quella portuale, per intenderci. L'adozione intersettoriale di questa tecnologia favorirà ulteriormente l'innovazione e la standardizzazione, rendendo gli attuatori elettrici più pratici per un uso diffuso. In conclusione, gli attuatori elettrici stanno rivoluzionando il settore delle costruzioni, offrendo vantaggi in termini di efficienza, precisione e sostenibilità. Sebbene ci siano ancora sfide da affrontare, il loro potenziale a lungo termine è evidente. Per scoprire tutte le novità e approfondimenti su queste tecnologie, continua a seguire il nostro blog!