A escolha da capacidade adequada do reservatório hidráulico é uma das decisões mais importantes na conceção de um sistema hidráulico. Um reservatório demasiado pequeno pode causar sobreaquecimento, aeração e danos na bomba. Um reservatório demasiado grande aumenta os custos, a área ocupada e o consumo de óleo.
Então, como é que se escolhe o tamanho certo?
Neste guia, iremos apresentar uma abordagem prática, passo a passo, para a seleção da capacidade do reservatório hidráulico com base no caudal, na carga térmica, na dinâmica dos fluidos e nas condições reais de funcionamento.
Por que é que a capacidade dos reservatórios é importante?
Um reservatório hidráulico faz muito mais do que armazenar óleo. Também ajuda a:
1) dissipar o calor
2) libertar o ar arrastado
3) precipitar os contaminantes
4) estabilizar o volume do sistema durante o movimento do atuador
5) garantir uma sucção fiável da bomba
Isso significa que o dimensionamento do reservatório afeta diretamente a eficiência, a fiabilidade e a vida útil do sistema.
Como selecionar a capacidade do reservatório hidráulico
Passo 1: Utilizar uma regra prática para o dimensionamento inicial
Um ponto de partida comum é:
Volume do reservatório = 3 a 5 vezes o caudal da bomba (L/min)
ou, aproximadamente 0,8 a 1,5 vezes o caudal da bomba (GPM) em galões.
Exemplo
Se o caudal da bomba for 80 L/min, estimativa inicial do tanque:
80 × (3 a 5) = 240 a 400 L
Isto fornece um intervalo preliminar — mas o dimensionamento final tem de ser validado.
Passo 2: Verificar o tempo de permanência do fluido
O petróleo deve permanecer no reservatório durante tempo suficiente para que:
1. para que as bolhas de ar se separem,
2. para que os contaminantes se depositem (parcialmente),
3. calor a transferir para as paredes do tanque.
Um alvo típico é 2 a 5 minutos tempo de permanência.
V = Q × t
Onde:
- V = volume efetivo de óleo
- Q= fluxo de retorno
- t = tempo de permanência
Se o tempo de permanência calculado for demasiado curto, aumente o volume efetivo do reservatório ou melhore a configuração dos defletores internos.
Passo 3: Avaliar a carga térmica (crítico)
Em muitos sistemas, a dissipação de calor é o fator limitante — e não o volume de armazenamento.
As ineficiências hidráulicas convertem a potência em calor. Se o reservatório não conseguir dissipar esse calor, a temperatura do óleo aumenta, a viscosidade diminui, as juntas deterioram-se e o desgaste dos componentes acelera.
Questões de verificação térmica
- Qual é a geração média e máxima de calor do sistema (kW)?
- Qual é o intervalo de temperatura admissível do óleo?
- A área de superfície do tanque consegue dissipar calor suficiente à temperatura ambiente?
- Precisa de um radiador de óleo?
No caso de sistemas de alta exigência, deve-se combinar sempre o dimensionamento do reservatório com um cálculo do equilíbrio térmico.
Passo 4: Ter em conta as variações no volume de trabalho
A capacidade do reservatório deve cobrir as variações dinâmicas do volume de petróleo causadas por:
1. diferenças de volume entre o lado da biela e o lado da tampa do cilindro,
2. carregamento/descarga do acumulador,
3. expansão térmica do óleo,
4. escoamento das tubagens quando o sistema pára.
Certifique-se também de que a tubagem de sucção da bomba permanece submersa até ao nível mínimo de óleo, para evitar a formação de vórtices e cavitação.
Passo 5: Conceber corretamente a disposição interna
Um reservatório com as dimensões adequadas pode, mesmo assim, apresentar um desempenho insatisfatório se o seu projeto interno for inadequado.
Boas práticas:
- manter as aberturas de retorno e de sucção separadas,
- utilizar defletores para orientar o percurso do fluxo através do tanque,
- colocar a saída de retorno abaixo do nível mínimo do fluido,
- evitar velocidades de retorno elevadas e turbulência,
- Manter o bordo livre acima do nível máximo para controlar a formação de espuma.
Resumindo: a capacidade e a disposição devem ser concebidas em conjunto.
Passo 6: Validar a estratégia de filtração e respiração
O volume do reservatório ajuda a diluir temporariamente a contaminação, mas não substitui o controlo da limpeza.
Certifique-se de que o seu projeto inclui:
- filtração na linha de retorno,
- filtragem adequada do respirador,
- limpar a porta de enchimento,
- filtração opcional fora de linha (circuito renal) para sistemas críticos.
Erros comuns na escolha do tamanho que devem ser evitados
- Utilizando apenas valores aproximados sem verificações térmicas ou de queda de pressão.
- Ignorar o ciclo de trabalho, especialmente em sistemas com cargas elevadas intermitentes.
- Dimensionamento reduzido para sistemas móveis onde o espaço é reduzido, mas o calor é intenso.
- Dimensionamento excessivo, o que acarreta custos desnecessários e um aquecimento lento.
- Conceção inadequada do defletor/orifício, o que leva à aeração, apesar de o volume ser “suficientemente grande”.
Fluxo de trabalho de dimensionamento rápido
- Recolher dados: caudal, pressão, ciclo de funcionamento, volumes dos atuadores, temperatura ambiente.
- Calcular o volume do reservatório utilizando a regra de 3 a 5 vezes o caudal.
- Adicionar margens de redução e de expansão.
- Verifique se o tempo de permanência é de 2 a 5 minutos.
- Executar verificação do equilíbrio térmico.
- Definir os níveis mínimo e máximo, a altura livre e a disposição dos defletores internos.
- Validar com os dados de temperatura e nível de colocação em serviço.