Explicação do armazenamento de energia hidráulica: como os acumuladores armazenam e liberam energia fluida

Como um acumulador armazena e libera energia hidráulica

Dentro de um acumulador, um gás como o nitrogênio é separado do fluido hidráulico por uma bexiga, um diafragma ou um pistão. À medida que a pressão hidráulica aumenta, o fluido entra no recipiente e comprime o gás. Quando a pressão cai, o gás se expande e empurra o fluido de volta para o circuito. A relação clássica é a lei de Boyle, P1V1 = P2V2, o que significa que a energia utilizável depende da pressão de pré-carga e da faixa de pressão de trabalho.

A pré-carga é a pressão do gás quando o acumulador não contém fluido. Uma regra comum é definir a pré-carga entre 70 e 80 por cento da pressão mínima do sistema. Se a pré-carga estiver muito baixa, o acumulador não poderá fornecer fluido suficiente. Se a pré-carga for muito alta, ela nunca será preenchida completamente. O dimensionamento correto e a pré-carga são os dois fatores mais importantes no desempenho do armazenamento de energia hidráulica.

Para uma estimativa mais precisa, o volume efetivo de fluido necessário pode ser relacionado ao volume do gás e aos níveis de pressão. Uma fórmula simplificada para um processo isotérmico é V_acc = V0 multiplicado pela diferença entre (P0/P1) e (P0/P2), onde P0 é a pré-carga, P1 é a pressão mínima de trabalho e P2 é a pressão máxima de trabalho. Em aplicações reais, um fator de segurança de engenharia é adicionado devido aos ciclos rápidos e às variações de temperatura.

Os acumuladores também estabilizam a pressão. As unidades carregadas absorvem choques e oscilações de bombas e válvulas, protegendo sensores e vedações. Durante uma falha da bomba, o fluido armazenado pode conduzir um cilindro ou válvula para uma posição segura, razão pela qual os acumuladores são componentes essenciais em sistemas de desligamento de emergência.