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Facteurs clés à prendre en compte lors de la comparaison entre actionneurs électriques et actionneurs hydrauliques

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Collecte des données / Efficacité et coûts / Fuites et préoccupations environnementales

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Les actionneurs hydrauliques sont réputés dans l'industrie pour leur grande puissance. Du point de vue du coût d'acquisition, la mise en œuvre de systèmes hydrauliques est généralement moins onéreuse que celle d'un servosystème électrique. Parmi leurs inconvénients, on peut citer un encombrement plus important, un entretien régulier et la nécessité de réglages manuels pour optimiser les performances du système. Les systèmes hydrauliques sont sensibles aux variations de température, sujets aux fuites et fonctionnent en boucle ouverte, ce qui pose des difficultés pour la collecte de données. Bien que l'on puisse recourir à la servohydraulique pour pallier certains de ces problèmes, celle-ci nécessite davantage d'espace et son utilisation est très coûteuse. Les systèmes hydrauliques offrent certes une longue durée de vie, mais ils ne sont pas aussi efficaces que les systèmes électriques.

Les systèmes électriques nécessitent globalement moins d’espace que les systèmes hydrauliques. Ils permettent également un contrôle précis de la position, de la vitesse et de l’accélération, avec un fonctionnement plus efficace. Ils fonctionnent en boucle fermée, ce qui facilite la collecte de données, et ne nécessitent pratiquement aucun entretien. Préférés pour leur niveau de précision supérieur, les servosystèmes électriques peuvent s’avérer plus coûteux à mettre en œuvre initialement que les systèmes hydrauliques. Cependant, leur efficacité de fonctionnement accrue, associée à un entretien réduit voire nul tout au long de la durée de vie du système, rend leur coût total de possession inférieur sur toute la durée de vie de l’équipement et en fait une alternative intéressante aux systèmes hydrauliques.

1. Collecte de données

Dans la quête incessante d’amélioration des processus de fabrication, la collecte de données dans les zones critiques devient de plus en plus courante dans l’environnement industriel actuel. Les vérins hydrauliques nécessitent des systèmes servo-hydrauliques coûteux et complexes, équipés de capteurs supplémentaires pour suivre et surveiller la position, la vitesse, la force et d’autres facteurs intervenant au point de travail. Ces facteurs sont tous intégrés au système d'asservissement d'un actionneur électrique. La surveillance du courant du moteur facilite le suivi de la force et de la répétabilité. Le dispositif de rétroaction sur le moteur enregistre avec précision la position et la vitesse.

2. Rendement et coût

Les systèmes d’actionneurs électriques fonctionnent généralement avec un rendement compris entre 75 et 80 % pour le travail qu’ils effectuent ; les systèmes d’actionneurs hydrauliques fonctionnent généralement avec un rendement compris entre 40 et 55 %. Un autre facteur à prendre en compte dans le calcul du coût de l’électricité est que les actionneurs électriques ne consomment du courant vers le moteur que lorsque cela est nécessaire. Lorsque les actionneurs électriques sont à l’arrêt, ils ne consomment pas de courant ou très peu pour maintenir leur position. Les systèmes hydrauliques, quant à eux, exigent que le groupe motopropulseur maintienne le système hydraulique sous pression en permanence lorsque celui-ci est activé, ce qui entraîne une utilisation inefficace de l’énergie.

En divisant les rendements des deux technologies l’un par l’autre, on peut déterminer un facteur approximatif du coût de l’électricité en fonction du temps pendant lequel les actionneurs/vérins sont réellement en mouvement.

Par exemple : 80 % (électrique) / 40 % (hydraulique) = 2. Cela signifie que le système électrique est deux fois plus efficace ou que le système hydraulique consomme deux fois plus d’énergie pour effectuer le même travail. Il s’agit d’une approximation, mais elle n’est pas très éloignée de la réalité. En effet, à moins qu’un système hydraulique ne soit correctement entretenu, son rendement global peut chuter à 20 %, ce qui rend la technologie électrique jusqu’à 4 fois plus efficace (ou les coûts liés à l’énergie hydraulique jusqu’à 4 fois plus élevés).

Bien que les systèmes d’actionneurs électriques soient deux fois plus efficaces que les systèmes à vérins hydrauliques, une solution servo-électrique peut s’avérer plus coûteuse à mettre en œuvre au départ. Cependant, le coût sur la durée de vie du système peut s’avérer nettement inférieur si l’on tient compte des performances accrues, de la flexibilité du système et de la réduction des coûts énergétiques.

3. Fuites et préoccupations environnementales

De nombreux professionnels du secteur hydraulique ont déclaré : « La question n’est pas de savoir SI l’hydraulique va fuir, mais quand et dans quelle mesure. » Les fuites salissent l’environnement de production et constituent également un risque pour la sécurité si quelqu’un glisse sur le liquide renversé. Plus inquiétant encore, les fuites peuvent entraîner une contamination grave de processus et de produits clés, notamment dans les secteurs de l’agroalimentaire, des produits pharmaceutiques, des dispositifs médicaux et autres. Un incident de contamination peut s’avérer coûteux tant en termes de nettoyage que de produits mis au rebut — et encore plus coûteux si le produit contaminé parvient jusqu’aux consommateurs et doit ensuite faire l’objet d’un rappel. De plus, de nombreux systèmes hydrauliques sont installés à l’extérieur et à proximité d’espaces de vie et de sources d’eau potable. Les fuites d’huile dans l’environnement peuvent constituer une préoccupation majeure pour les communautés.

La technologie des actionneurs électriques est l’une des technologies de mouvement linéaire les plus propres qui puissent être mises en œuvre de manière active et aisée. La graisse présente sur la vis-mère est le seul contaminant potentiel ; des graisses spéciales (de qualité alimentaire, pour salles blanches, etc.) peuvent être utilisées si nécessaire. Les joints de haute qualité utilisés sur la tige de l’actionneur électrique retiennent la graisse à l’intérieur de l’actionneur, éliminant ainsi pratiquement tout risque de contamination.