Reservatórios de ar comprimido: guia de dimensionamento

Os reservatórios de ar comprimido são componentes de extrema importância em sistemas pneumáticos, atuando como pulmões que armazenam o ar comprimido produzido pelo compressor. Eles equilibram variações de pressão, melhoram a eficiência do sistema e reduzem o número de partidas do compressor. Um dimensionamento adequado garante desempenho, segurança e economia.

Funções essenciais dos reservatórios de ar comprimido

Os reservatórios de ar comprimido desempenham funções essenciais nos sistemas pneumáticos, garantindo maior eficiência, segurança e estabilidade operacional. As duas principais funções desses componentes são:

Estabilização da pressão do ar comprimido

Os reservatórios atuam como amortecedores de pressão dentro do sistema de ar comprimido. Quando o compressor injeta ar no sistema, a pressão pode variar de acordo com a carga e o ciclo de trabalho. O reservatório ajuda a suavizar essas variações, mantendo a pressão mais constante e estável, o que protege os equipamentos conectados contra flutuações bruscas e melhora o desempenho geral do sistema.

Armazenamento de ar para picos de demanda

Durante o funcionamento de máquinas ou processos industriais, pode haver momentos em que a demanda por ar comprimido aumenta subitamente. O reservatório atua como um pulmão, armazenando ar comprimido e liberando-o quando necessário para atender a esses picos de consumo. Isso evita sobrecarga no compressor e garante que o fornecimento de ar não seja interrompido, mesmo em situações de alta demanda momentânea.

Parâmetros cruciais para o dimensionamento adequado

O dimensionamento correto de um reservatório de ar comprimido é fundamental para garantir a eficiência, a estabilidade do sistema e a longevidade dos equipamentos. Um reservatório mal dimensionado pode resultar em perdas energéticas, queda de pressão e desgaste prematuro do compressor. Para evitar esses problemas, três parâmetros devem ser cuidadosamente considerados:

Consumo de ar comprimido da aplicação

O primeiro passo no dimensionamento é entender o perfil de consumo da aplicação. Isso envolve determinar:

• O volume total de ar utilizado por unidade de tempo (normalmente em litros por minuto – L/min ou metros cúbicos por hora – m³/h);
• As variações de demanda (picos de consumo e momentos de baixa utilização);
• A criticidade da aplicação (se tolera variações de pressão ou exige fornecimento contínuo e estável).

Com base nesses dados, é possível estimar o volume necessário do reservatório para compensar os picos de demanda e evitar quedas abruptas de pressão.

Capacidade do compressor e ciclo de trabalho

A capacidade do compressor está diretamente relacionada à quantidade de ar que ele consegue fornecer em uma determinada unidade de tempo. Um compressor subdimensionado, mesmo com um reservatório grande, poderá não repor o ar consumido com rapidez suficiente. Da mesma forma, um compressor superdimensionado poderá gerar desperdício de energia.

Para um bom dimensionamento, é necessário:

• Comparar a capacidade do compressor com o consumo médio e de pico da aplicação;
• Avaliar o tempo necessário para encher o reservatório com base nessa capacidade;
• Garantir que o compressor possa manter a pressão desejada no sistema sem sobrecarga.

O ciclo de trabalho do compressor indica o tempo que ele pode operar continuamente sem risco de superaquecimento ou desgaste excessivo. Por exemplo, um compressor com ciclo de trabalho de 60% pode operar 6 minutos a cada 10, exigindo 4 minutos de descanso.

Ao considerar o ciclo de trabalho:

• O reservatório deve ser dimensionado para armazenar ar suficiente para manter o fornecimento durante os períodos em que o compressor está desligado;
• Um ciclo de trabalho mais baixo requer um reservatório maior ou a presença de mais de um compressor para garantir o fornecimento constante.

Métodos e fórmulas para o cálculo do volume do reservatório

Abaixo apresentamos um método rápido indicado para um dimensionamento adequado de um reservatório de ar comprimido, o que é essencial para garantir máxima eficiência do sistema de compressão de ar.

Adotamos a fórmula a seguir, aplicável a compressores rotativos:

Volume (m³) = 0,1 x Vazão total do sistema (m³/min).

Considerações sobre instalação, segurança e manutenção

Os reservatórios de ar comprimido são componentes essenciais em sistemas pneumáticos, utilizados para armazenar ar sob pressão e garantir um fornecimento estável e contínuo. No entanto, devido à energia potencial acumulada, é fundamental seguir práticas rigorosas de instalação, segurança e manutenção para garantir o desempenho eficiente e seguro do equipamento.

Instalação:

A instalação adequada de um reservatório de ar comprimido é a base para sua operação segura. As principais considerações incluem:

• Base e Fixação: O reservatório deve ser instalado sobre uma base firme, nivelada e resistente, capaz de suportar seu peso total (vazio e cheio). A fixação deve garantir estabilidade e evitar vibrações.
• Acessórios obrigatórios: O sistema deve incluir válvula de segurança, manômetro, dreno manual ou automático e registros de bloqueio. Também é recomendável instalar um pressostato e um purgador automático.
• Distância de equipamentos: Deve-se manter espaço suficiente ao redor do reservatório para facilitar inspeções, manutenções e permitir dissipação de calor.

Segurança:

A segurança na operação de reservatórios pressurizados deve obedecer a normas técnicas específicas, como a NR-13 e Inmetro (caldeiras e vasos de pressão) no Brasil. Principais práticas incluem:

• Válvula de segurança: Deve ser dimensionada de acordo com a pressão máxima de trabalho do reservatório e testada periodicamente. Ela impede que a pressão interna ultrapasse limites seguros.
• Manômetro calibrado: É essencial para monitorar a pressão do sistema. Deve estar sempre visível e em boas condições.
• Proteção contra corrosão: Reservatórios devem ser dimensionados, pintados ou revestidos internamente para resistir à corrosão, especialmente em ambientes úmidos.
• Treinamento dos operadores: Pessoas envolvidas na operação e inspeção devem estar treinadas e cientes dos riscos associados ao uso do ar comprimido.
• Documentação técnica: Deve-se manter disponível o prontuário do equipamento, com dados de projeto, pressão de trabalho, inspeções realizadas e certificados de segurança.

Manutenção:

A manutenção periódica é fundamental para garantir a segurança e prolongar a vida útil do reservatório. Os principais pontos incluem:

• Inspeção visual diária: Verificar vazamentos, corrosão externa, ruídos anormais e funcionamento do manômetro e válvula de segurança.
• Drenagem de condensado: A água acumulada no interior do reservatório deve ser drenada regularmente, manual ou automaticamente, para evitar corrosão e contaminação do sistema.
• Inspeções internas e testes de integridade: Conforme legislação e recomendações do fabricante, deve-se realizar inspeções internas periódicas e testes hidrostáticos para avaliar a integridade estrutural.
• Calibração dos instrumentos: Manômetros e válvulas de segurança devem ser calibrados periodicamente, por empresa ou profissional qualificado.
• Registro de manutenção: Toda atividade de inspeção e manutenção deve ser registrada para rastreabilidade e cumprimento das normas legais.

O uso de fórmulas práticas auxilia no dimensionamento adequado dos reservatórios de ar comprimido, evitando assim problemas como o sobredimensionamento (custo e espaço) ou subdimensionamento (ineficiência e instabilidade).