Automazione industriale: come snellire i processi

I processi industriali ormai non possono più fare a meno dell’automazione. I macchinari devono essere operativi h24 e, anche se sono periodicamente necessari la supervisione e l’intervento umano, con le tecnologie moderne i macchinari ed i cicli produttivi una volta avviati possono proseguire in totale autonomia.

Tra gli elementi principali per macchine e attrezzature ci sono sicuramente gli attuatori ed i cilindri. Si tratta di componenti interconnessi tra di loro di varie tipologie che svolgono differenti funzioni all’interno del processo automatizzato a seconda delle necessità. Nei seguenti paragrafi analizziamo cosa sono gli attuatori ed i cilindri, le differenze e le funzioni.

Cos’è un cilindro?

Il cilindro è un elemento importante del motore nel quale scorre secondo un moto lineare, alternando il pistone, o secondo un moto rotativo. Solitamente è un corpo cavo con un rivestimento interno, detto camicia o canna. I cilindri sono dotati di: uno stantuffo che scorre all’interno in maniera ermetica; uno stelo, collegato allo stantuffo usato per trasmettere il moto ad un organo esterno; le testate o una sola testata nei motori endotermici alternativi.

Il pistone è in grado di variare la pressione del fluido che scorre all’interno della camera cilindrica. Nel cilindro si possono usare diverse tipologie di fluidi a seconda delle finalità. I più utilizzati sono l’aria, ed in tal caso si tratta di cilindro pneumatico, oppure l’olio ed in quel caso si parla di cilindro idraulico.

Cos’è un attuatore?

L’attuatore è un dispositivo capace di convertire l’energia da una forma all’altra, affinché agisca in un determinato ambito al posto dell’uomo. Può essere definito attuatore anche un meccanismo che mette qualcosa in azione automaticamente.

In ambito di automazione industriale gli attuatori trasformano un segnale di input, generalmente elettrico, in un movimento. Ne sono esempi chiari i relè, i pistoni idraulici, i motori elettrici, i polimeri elettroattivi e gli attuatori piezoelettrici. In particolare i motori vengono utilizzati soprattutto quando sono richiesti movimenti circolari, ma all’occorrenza possono essere usati anche per trasformare un movimento da circolare in lineare tramite un apposito trasduttore a vite.

La differenza tra attuatore elettrico e pneumatico

Gli attuatori si suddividono in due grandi famiglie: elettrici e pneumatici. Entrambe le categorie sono ben sviluppate e garantiscono prestazioni soddisfacenti ed affidabili, anche se hanno caratteristiche molto diverse. Gli attuatori elettrici di ultima generazione sono preferiti dai tecnici più giovani che hanno una maggiore dimestichezza con le tecnologie digitali. Diversamente i tecnici abituati alle metodologie di lavoro tradizionali sono più propensi verso gli attuatori pneumatici, capaci comunque di integrarsi perfettamente con le tecnologie moderne.

Gli stessi attuatori elettrici, a loro volta, si suddividono in due sottocategorie: tradizionali ed innovativi. Gli attuatori elettrici tradizionali sono dotati di una cinematica in cui il moto rotatorio del motore è trasformato in moto lineare grazie ad appositi dispositivi meccanici intermedi. Gli attuatori elettrici innovativi invece sono dotati di un sistema di attuazione diretto.

Gli attuatori pneumatici vantano un costo di acquisizione più basso e generalmente vengono impiegati nelle applicazioni più semplici e basilari. A livello prestazionale cedono però qualcosa agli attuatori elettrici, che risultano invece più indicati nelle applicazioni più complesse. Gli attuatori elettrici hanno un costo di acquisizione sicuramente maggiore, che viene però ammortizzato nel tempo sia per le migliori prestazioni sia per la bassa manutenzione.

Il ruolo dell’aria compressa

In questo confronto tra attuatori elettrici e pneumatici può risultare molto utile l’analisi dell’aria compressa, uno dei mezzi energetici più costosi in commercio poiché i compressori sono in grado di convertire solo una piccola parte dell’energia immessa.

Buona parte dell’aria compressa viene dissipata sotto forma di perdita di calore, anche se le tecnologie di ultima generazione sono in grado di raggiungere un’efficienza pari al 30%. Inoltre bisogna considerare le perdite nei sistemi di distribuzione che si aggiungono agli elevati costi del compressore.

In un contesto in cui è importante ridurre gli sprechi energetici e calmierare le emissioni di CO2 nell’ottica della salvaguardia dell’ambiente, le aziende preferiscono gli attuatori elettrici soprattutto per le medie e grosse produzioni.

Questo significa che gli attuatori pneumatici sono ormai obsoleti? In realtà no, perché utilizzano l’energia prodotta in modo molto efficiente e vantano un’efficacia complessiva massima del 10%. Inoltre, come già anticipato precedentemente, hanno costi più accessibili.

Meglio gli attuatori elettrici o quelli pneumatici?

Al momento della scelta bisogna quindi chiedersi a quale funzione devono assolvere gli attuatori, così da fare una spesa intelligente ed oculata. Risulta fondamentale rivolgersi ad aziende affidabili, come Fratelli Frigerio, che opera da anni sul mercato ed offre un ventaglio ampio e variegato di offerte per individuare il prodotto più indicato alle proprie necessità.

Alla fine di questo confronto quindi sono meglio gli attuatori elettrici o pneumatici? In linea di massima gli attuatori elettrici sembrano farsi preferire poiché riducono drasticamente le emissioni di CO2 ed il consumo, inoltre consentono di ammortizzare rapidamente l’investimento iniziale. Gli attuatori pneumatici hanno un funzionamento più semplice, costano di meno e sono indicati per le operazioni basilari. La risposta è quindi da ricercare nelle prestazioni richieste dai singoli attuatori.