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08 de dezembro de 2011
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Eletro-Hidráulica

Inteligência e força bruta para os equipamentos

Sistemas eletro-hidráulicos funcionam como cérebro e músculos das máquinas pesadas, facilitando as operações em campo

A melhor analogia acerca dos sistemas eletro-hidráulicos de máquinas de construção reside no corpo humano. Usualmente, as soluções elétricas e eletrônicas executam funções de comando ou controle. Elas são como o cérebro humano, recebendo inputs e entregando outputs. Essa é a comparação feita por Boris Sanchez, gerente de suporte a vendas e aplicações da Volvo Construction Equipment Latin America. De acordo com ele, tais inputs podem ser manuais (via interruptores, seletores, potenciômetros) ou automáticos (caso das saídas de uma unidade de controle eletrônico). Os outputs, por sua vez, seriam como os músculos humanos. Nas máquinas, eles comandam sistemas de força. Ou simplesmente acionam a parte hidráulica.

Francisco Andrade, gerente de Serviços da Case Construction, completa a argumentação de Sanchez, explicando que a integração entre os comandos eletrônicos e a ação hidráulica é realizada por meio de transdutores. Trata-se de sensores que respondem pela tarefa de realizar a captura e leitura do processo de funcionamento do circuito hidráulico. São eles que medem grandezas mecânicas como posição, velocidade ou aceleração, grandezas físicas como temperatura, vazão, nível e pressão, e até grandezas químicas como concentração. “Todos esses dados são enviados a um controlador ou módulo eletrônico, que registra o que foi capturado e transfere a informação ao painel da máquina, mantendo o operador atualizado sobre as condições e o desempenho do equipamento e monitorando a máquina”, diz ele.

Segundo o especialista, a filosofia básica do sistema é combinar a leitura dos sensores com a ação dos elementos atuadores responsáveis pelo equipamento. “Hoje, o uso dos sistemas de controle é disseminado, englobando desde uma simples boia, que controla o nível de reservatório de combustível, até os sistemas digitais mais sofisticados”, explica. O executivo acrescenta que é para essas operações que os equipamentos possuem microcontroladores ou microprocessadores, que são dispositivos que têm em comum portas de entrada e saída, que funcionam como canais de comunicação com os dispositivos periféricos, tais como sensores e atuadores, além de outros sistemas que fornecem os dados de leitura.

Mauro Silva, engenheiro de Vendas da Bosch Rexroth, agrega outro aspecto dessa integração, destacando que fisicamente ela também se dá através de cabos elétricos que interconectam o módulo e


A melhor analogia acerca dos sistemas eletro-hidráulicos de máquinas de construção reside no corpo humano. Usualmente, as soluções elétricas e eletrônicas executam funções de comando ou controle. Elas são como o cérebro humano, recebendo inputs e entregando outputs. Essa é a comparação feita por Boris Sanchez, gerente de suporte a vendas e aplicações da Volvo Construction Equipment Latin America. De acordo com ele, tais inputs podem ser manuais (via interruptores, seletores, potenciômetros) ou automáticos (caso das saídas de uma unidade de controle eletrônico). Os outputs, por sua vez, seriam como os músculos humanos. Nas máquinas, eles comandam sistemas de força. Ou simplesmente acionam a parte hidráulica.

Francisco Andrade, gerente de Serviços da Case Construction, completa a argumentação de Sanchez, explicando que a integração entre os comandos eletrônicos e a ação hidráulica é realizada por meio de transdutores. Trata-se de sensores que respondem pela tarefa de realizar a captura e leitura do processo de funcionamento do circuito hidráulico. São eles que medem grandezas mecânicas como posição, velocidade ou aceleração, grandezas físicas como temperatura, vazão, nível e pressão, e até grandezas químicas como concentração. “Todos esses dados são enviados a um controlador ou módulo eletrônico, que registra o que foi capturado e transfere a informação ao painel da máquina, mantendo o operador atualizado sobre as condições e o desempenho do equipamento e monitorando a máquina”, diz ele.

Segundo o especialista, a filosofia básica do sistema é combinar a leitura dos sensores com a ação dos elementos atuadores responsáveis pelo equipamento. “Hoje, o uso dos sistemas de controle é disseminado, englobando desde uma simples boia, que controla o nível de reservatório de combustível, até os sistemas digitais mais sofisticados”, explica. O executivo acrescenta que é para essas operações que os equipamentos possuem microcontroladores ou microprocessadores, que são dispositivos que têm em comum portas de entrada e saída, que funcionam como canais de comunicação com os dispositivos periféricos, tais como sensores e atuadores, além de outros sistemas que fornecem os dados de leitura.

Mauro Silva, engenheiro de Vendas da Bosch Rexroth, agrega outro aspecto dessa integração, destacando que fisicamente ela também se dá através de cabos elétricos que interconectam o módulo eletrônico com os atuadores, que convertem energia elétrica em energia mecânica.

Exemplos práticos

Um exemplo real do avanço dos sistemas eletro-hidráulicos acontece na função de troca de marchas da transmissão na série F de caminhões articulados da Volvo. O processo é eletro-hidráulico e acontece automaticamente, a partir da inteligência interna do equipamento, conseguida pela eletrônica embarcada. “Os sistemas eletro-hidráulicos estão substituindo diversas funções, de forma gradativa, conforme introduzimos novas gerações de equipamentos”, avalia Sanchez.

Andrade, da Case, lembra que as máquinas foram concebidas como extensão do homem, com a diferença que podem ter sua força aumentada. A força bruta, para ele, agora ganhou a inteligência da eletrônica embarcada, que é a grande beneficiadora dos sistemas eletro-hidráulicos. “Ela facilita a vida dos operadores de máquinas, pois qualquer controle pode ser ajustado de acordo com a necessidade ou aplicação”, diz.

Dois casos ilustram a argumentação do especialista. O primeiro deles é o da escavadeira que está abrindo uma frente de lavra e vai carregar um caminhão. Pode-se combinar a força mais intensa no momento da escavação e a velocidade no momento de carregamento. Se a operação, por outro lado, envolver a colocação de tubos em valetas, o operador vai demandar mais precisão de sua máquina, sendo possível programar os movimentos de acordo com essa necessidade.

A perfeita integração entre os dois sistemas também permite manutenções preventivas mais adequadas, pois há o monitoramento constante das condições operacionais do equipamento, ou seja, as informações geradas pela eletrônica embarcada servem ao operador e também ao técnico, no caso de avarias ou falhas. “Com uma rápida busca na memória do módulo eletrônico é possível obter um relatório completo do check up do equipamento, facilitando o diagnóstico e, assim, pautar a tomada de medidas necessárias para a solução do problema”, destaca Andrade.

Para Silva, da Bosch Rexroth, a integração eletro-hidráulica já se encontra consolidada nos equipamentos móveis, uma vez que os benefícios são grandes quando comparados a uma máquina controlada puramente por hidráulica. “Tomemos como exemplo a tração hidrostática. Por meio de uma boa lógica de controle, é possível integrar rotinas para redução do consumo do motor diesel, as quais determinam o torque mínimo necessário para o sistema, de modo a controlar o torque do motor diesel para fornecer o que for mais adequado”, ilustra o especialista.

Novo conceito operacional

Esse tipo de melhoria não é o único ganho para um equipamento fora-de-estrada. De acordo com Andrade, da Case, os sistemas eletro-hidráulico mudaram completamente o conceito de operação. “Hoje, os operadores podem se concentrar na condução e produtividade do equipamento, uma vez que a parte operacional é monitorada por um cérebro eletrônico”, diz. Em outras palavras, ele acredita que o operador ganhou uma cabeça a mais para ajudá-lo a tirar o melhor proveito do produto, com menor esforço tanto dele como do próprio equipamento. “E sem afetar a segurança operacional ou a manutenção, além de não agregar sobrecarga ao conjunto. Ele pode ajudar o patrão - ou a si próprio, se for o proprietário - a ganhar mais dinheiro”, resume.

Para Sanchez, da Volvo, a integração dos sistemas apresenta vários benefícios e permite a utilização do melhor de cada um deles. “Os sistemas elétricos ou eletrônicos facilitam o controle, programação e diagnóstico de falhas, entre outros, além de ser mais leves do que seus equivalentes mecânicos ou hidráulicos. Já os sistemas hidráulicos permitem desenvolver grandes forças, com componentes de tamanho relativamente pequeno”, diz ele, complementando que o uso de sistemas eletro-hidráulicos, então, traz como benefícios a facilidade de incorporar funcionalidades mais elaboradas ou automatizadas, visando produtividade, versatilidade, segurança e conforto do operador.

No dia a dia, o executivo da Volvo acredita que os sistemas eletro-hidráulicos ajudaram no desenvolvimento de equipamentos mais fáceis de operar, pois várias funções repetitivas podem ser automatizadas, reduzindo a necessidade de preparação do operador. Um exemplo é o freio para carregamento e basculamento. “Adicionalmente, a combinação dos sistemas pode aumentar o conforto do operador, pois o esforço para acionar alavancas de comando das funções de elevação e inclinação de caçambas em carregadeiras, que já era leve, ficou ainda mais leve e preciso”, adiciona. Ele destaca que a facilidade de ajustes também aumentou. É o caso da determinação de limites para automatismos de elevação e inclinação, ação que tornou-se muito simples e pode ser feita diretamente da cabine em carregadeiras que possuam os comandos eletro-hidráulicos.

Silva, da Bosch Rexroth, completa dizendo que a otimização ocorre sobre vários aspectos, incluindo desde a dirigibilidade e segurança até a manutenção. “Isso acontece porque é possível integrar rotinas em softwares para detecção de falhas de acionamento”, explica.

A performance de determinadas funções também pode ser melhorada. É o caso da pá-carregadeira quando se locomove carregada, o que gera fortes oscilações sobre a máquina. Nesse caso, isso pode ser atenuado com o acionamento do cilindro que controla a caçamba de forma reversa, com o objetivo de anular a oscilação. “As vantagens são tantas que atualmente qualquer máquina fora-de-estrada tem algum tipo de eletrônica embarcada”, avalia.

Eletro-hidráulico x hidráulico

Para Andrade, da Case, os exemplos citados representam os ganhos do sistema eletro-hidráulico em comparação com a tecnologia hidráulica convencional. “Podemos resumir essas vantagens em melhor conforto operacional, maior produtividade, menor consumo de combustível, maior vida útil dos componentes internos e do próprio equipamento”, sintetiza ele.

Sanchez, da Volvo, por sua vez, acredita que a adição de sistemas elétricos ou eletrônicos pode simplificar os sistemas hidráulicos, reduzindo peso e volume e acrescentando mais funcionalidades para produtividade e segurança, além de incorporar mais funcionalidades de diagnóstico de falhas, o que facilita a versatilidade para ajustes e automatismo de funções. “É importante dizer que os sistemas elétricos e eletrônicos para controle oferecem maior sensibilidade, o que aumenta a precisão de movimentos. “A leveza de operação de comandos eletro-hidráulicos é uma vantagem para a operação em longos turnos de trabalho”, completa.

Já Silva, da Bosch Rexroth, por sua vez, lista como possíveis vantagens a melhoria de desempenho e os ganhos de produtividade, pois os eletro-hidráulicos permitem uma maior precisão de acionamento, ao lado da implantação de lógicas de segurança mais elevadas, cujo objetivo é aumentar a segurança do operador e também da própria máquina. Outro benefício latente, de acordo com ele, é a possibilidade de seleção de modos de operação, o que otimiza o dia a dia dos gestores de frota e propicia reduções significativas de combustível.

 

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