Por mais cuidado que se tenha com o fator de uso e o fator de simultaneidade, existe um fato que a conta não evita: em algum momento os equipamentos que foram supostos separados vão ligar ao mesmo tempo. É para esse momento que existe o reservatório.

Quando o consumo instantâneo passa a capacidade do compressor, a diferença tem que sair de algum lugar, e se não houver volume acumulado ela sai da pressão da rede, que cai de forma brusca. Em muitas plantas isso é apenas inconveniente, em outras vira defeito de produto.

Existem máquinas que precisam de uma pressão mínima para funcionar como projetadas. Uma estampadeira pneumática dimensionada para sete bar que recebe seis não exerce a mesma força, e a qualidade da peça estampada muda, sem que o operador perceba de imediato. Bombas pneumáticas são outro caso sensível, porque a vazão delas está atrelada à pressão de trabalho, então oscilação de pressão na rede vira oscilação de vazão bombeada.

A primeira função do reservatório é a reserva propriamente dita: ele fornece o ar que falta durante o pico, e a pressão cai de forma gradual em vez de instantânea. A segunda é o amortecimento, porque compressores de pistão, e em menor grau os de parafuso, têm pulsação inerente ao funcionamento, e essa pulsação é absorvida no volume antes de chegar à rede. Observe que o diâmetro maior de tubulação cumpre parcialmente o mesmo papel.

Há um lado negativo que precisa ser dito. Mais volume significa mais tempo para pressurizar o sistema na partida, porque toda a tubulação e o reservatório precisam encher antes que a pressão de trabalho se estabeleça, e em uma planta que parte todos os dias isso é tempo de produção. Então o reservatório não é do tipo quanto maior melhor, ele tem um tamanho adequado, e é isso que o dimensionamento procura.

Para quem não tem o levantamento de demanda ou não precisa de precisão, existe uma regra trazida por material de fabricante: adotam-se de 10 a 15 litros de volume para cada litro por segundo de capacidade do compressor. No exercício da disciplina esse valor chega bem perto do resultado calculado pela fórmula, o que dá confiança na regra para estimativas.

Quando se precisa de controle melhor, usa-se a fórmula proposta pelo instituto americano de ar e gás comprimido. Ela relaciona o volume do reservatório ao tempo, à vazão faltante, à pressão atmosférica e à diferença entre duas pressões, e como é norte-americana trabalha com volume em pés cúbicos, tempo em minutos, pressão em psi e vazão em pés cúbicos por minuto.

A vazão faltante é o pico de consumo menos a capacidade do compressor. Se a máquina entrega 100 pés cúbicos por minuto e a análise mostra que em determinado momento o consumo pode chegar a 130, a vazão faltante é 30, e são esses 30 que o reservatório precisa suprir enquanto o pico durar.

A pressão máxima é a que o reservatório atinge, e como ele costuma ficar próximo ao compressor essa pressão é próxima da descarga da máquina. A pressão mínima é o menor valor com que o sistema ainda funciona adequadamente, e é aqui que entra o conhecimento do processo: qual pressão as máquinas realmente precisam para trabalhar direito. A diferença entre as duas é a faixa dentro da qual o reservatório pode se esvaziar sem prejudicar a operação.

O tempo é quanto se quer que o sistema leve para cair da pressão máxima até a mínima, e ele não é escolhido por conveniência, é ditado pelo processo. Volte ao exemplo da jateadora: se ela trabalha em ciclos de dez minutos, esse é o tempo que o reservatório precisa sustentar, e passados os dez minutos ela sai de operação e o compressor tem folga para recarregar o volume. Na prática convém adotar margem, considerando onze, doze ou quinze minutos.

Vale percorrer um caso para fixar. Compressor de 100 pés cúbicos por minuto, pico de 130, portanto vazão faltante de 30. Pressão máxima no reservatório de 100 psi, pressão mínima aceitável de 80 psi. Tempo ditado pelo ciclo da jateadora, dez minutos. Com esses quatro valores e a pressão atmosférica, a fórmula devolve o volume em pés cúbicos. Note que os dois parâmetros que mais mexem no resultado são o tempo e a diferença de pressão: aceitar uma queda maior reduz muito o volume necessário, e exigir pouca queda encarece bastante o reservatório.

Isso depende de existir um pico dominante, e nem sempre existe. Quando a planta tem várias possibilidades de pico, com durações diferentes, a análise fica mais trabalhosa, e o caminho é simular cada combinação, calcular o volume necessário em cada uma e adotar o pior caso. A lógica continua sendo a mesma, o que muda é o número de simulações.

Esse recorte faz parte de uma das aulas da pós-graduação em Engenharia de Movimentação de Fluidos e Equipamentos Industriais. Conheça em engenhariaecia.com/pos.