Esta calculadora de volume de reservatório determina a capacidade total, a quantidade de líquido para um nível de enchimento definido e o volume livre restante. O cálculo se baseia nas dimensões geométricas e considera o formato do reservatório, incluindo partes cilíndricas, retangulares, elípticas, esféricas e cônicas.
A calculadora é adequada para calcular o volume de reservatórios de água, tanques de combustível, recipientes de armazenamento e outros reservatórios de geometria conhecida. Os resultados são apresentados em litros ou metros cúbicos.
Capacidade geométrica. O volume total é determinado pelas dimensões internas do reservatório. Comprimento, largura, altura e diâmetros são informados em centímetros. As medidas são convertidas para metros pelo fator 0,01. O volume calculado é expresso em m3 e, quando necessário, convertido para litros pela relação 1 m3 = 1000 L.
Nível de enchimento. A altura do líquido é medida verticalmente desde o ponto mais baixo da parte interna do reservatório até a superfície do líquido. Apenas a parcela do volume geométrico abaixo desse nível é considerada. Se a altura informada ultrapassar a altura total do reservatório, o cálculo utiliza a altura máxima permitida.
Hipóteses geométricas. Todas as superfícies são tratadas como formas geométricas ideais com as dimensões constantes informadas. Reservatórios em forma de cápsula possuem extremidades hemisféricas, os elípticos mantêm uma seção transversal elíptica constante ao longo do comprimento e as partes cônicas apresentam diâmetro que varia linearmente com a altura. Não são aplicados fatores de correção relacionados ao material, à temperatura ou à deformação.
Cilindro vertical. A área da base circular é multiplicada pela altura do reservatório. O raio corresponde à metade do diâmetro interno. Para enchimento parcial, utiliza-se a altura do líquido no lugar da altura total.
V = π × R2 × H
R representa o raio interno em metros, H a altura em metros e π ≈ 3,14159265. Por exemplo, um reservatório de 100 cm de diâmetro e 200 cm de altura tem capacidade total aproximada de 1570,8 L.
Cilindro horizontal. O volume total é calculado multiplicando a área da seção circular pelo comprimento. Para enchimento parcial, determina-se a área do segmento circular abaixo da superfície do líquido e multiplica-se pelo comprimento do cilindro. Portanto, o volume do líquido não aumenta linearmente com a altura de enchimento.
Reservatório retangular. A capacidade total é o produto do comprimento, da largura e da altura internos. O volume do líquido é calculado da mesma forma, mas utilizando o nível real de enchimento no lugar da altura total.
V = L × W × H
Na fórmula, L é o comprimento, W a largura e H a altura, todos em metros. Por exemplo, um reservatório de 200 × 100 × 120 cm tem capacidade de 2,4 m3, ou 2400 L.
Cápsula. Esse reservatório é composto por uma parte cilíndrica e duas extremidades hemisféricas. As duas semiesferas formam, juntas, uma esfera completa. Assim, o volume total é a soma do volume do cilindro com o de uma esfera de mesmo raio.
V = π × R2 × L + 4 × π × R3 / 3
L corresponde apenas ao comprimento da parte cilíndrica em metros, sem incluir as extremidades esféricas. Em posição vertical, o enchimento é calculado em etapas: primeiro a parte esférica inferior, depois a parte cilíndrica e, por fim, a parte esférica superior. Em posição horizontal, somam-se o volume do segmento circular do cilindro e o volume correspondente das extremidades esféricas.
Reservatório elíptico. A seção transversal é considerada uma elipse. Seus semieixos correspondem à metade da largura interna e à metade da altura interna. O volume total é a área da elipse multiplicada pelo comprimento do reservatório.
V = π × a × b × L
a é metade da largura, b metade da altura e L o comprimento, todos em metros. Para enchimento parcial, considera-se apenas a área da elipse abaixo da superfície do líquido. Isso leva em conta o aumento não linear do volume à medida que o nível sobe.
Tronco de cone. A capacidade total é determinada pelos raios superior e inferior e pela altura. A área da seção horizontal varia com a altura porque o diâmetro aumenta ou diminui de maneira uniforme.
V = π × H × (R12 + R1 × R2 + R22) / 3
R1 é o raio inferior, R2 o raio superior e H a altura, todos em metros. Para enchimento parcial, primeiro se determina o raio no nível do líquido. Em seguida, usa-se a mesma fórmula para calcular o volume da parte inferior preenchida.
Reservatório com fundo cônico. A capacidade total é a soma do volume do tronco de cone inferior com o do cilindro acima dele. Enquanto o líquido estiver dentro do fundo cônico, calcula-se apenas a parte preenchida do cone. Quando o líquido alcançar a parte cilíndrica, o volume nela contido é somado ao volume total do cone.
Reservatório com parte superior cônica. Primeiro calcula-se o volume do cilindro inferior e depois o do tronco de cone superior. Enquanto o líquido estiver no cilindro, seu volume será proporcional à altura de enchimento. Em níveis mais altos, acrescenta-se o volume da parte preenchida do cone, considerando a variação do diâmetro.
Volume do líquido. Para cada formato, calcula-se o volume geométrico abaixo do nível informado. Com altura de enchimento igual a 0, o volume do líquido é 0. Quando o nível atinge a altura total do reservatório, o volume é igual à capacidade total.
Volume livre. É a diferença entre a capacidade total e o volume atual do líquido. Por exemplo, se um reservatório comporta 2000 L e contém 750 L, restam 1250 L livres.
Percentual de enchimento. O volume do líquido é dividido pela capacidade total e multiplicado por 100. Nesse exemplo, o reservatório está 37,5% cheio. O percentual é calculado com base no volume, e não na razão entre a altura do líquido e a altura total do reservatório.
Entre as normas europeias relacionadas a reservatórios industriais de aço estão a EN 12285-1 (tanques horizontais de aço fabricados em fábrica para armazenamento subterrâneo de líquidos que podem contaminar a água), a EN 12285-2 (tanques equivalentes para armazenamento acima do solo) e a EN 14015 (projeto e fabricação no local de tanques verticais cilíndricos de aço soldado com fundo plano).
Essas normas estabelecem requisitos para as respectivas estruturas de tanques e sua fabricação. A capacidade geométrica é calculada a partir das dimensões do reservatório, sem aplicar automaticamente coeficientes de dimensionamento estrutural previstos nas normas.
Isso depende do formato do reservatório. Em um reservatório retangular ou cilindro com seção horizontal constante, o volume é proporcional à altura do líquido. Em um tronco de cone ou reservatório com fundo cônico, a área da seção horizontal varia com a altura, de modo que metade da altura pode corresponder a muito menos ou muito mais que metade do volume. Já em um cilindro horizontal com seção circular, um nível igual à metade do diâmetro corresponde exatamente à metade da capacidade.
São utilizados o diâmetro interno, o comprimento do reservatório e a altura vertical do líquido medida a partir do fundo. A calculadora determina a área do segmento circular preenchido e a multiplica pelo comprimento do cilindro. Assim, considera a curvatura das paredes e calcula o volume de líquido em qualquer nível de enchimento permitido.
A cápsula adiciona ao trecho cilíndrico o volume de duas extremidades hemisféricas. Se o diâmetro e o comprimento da parte cilíndrica forem iguais, a capacidade total da cápsula será maior. Seu comprimento total também será maior em um diâmetro, porque as extremidades são consideradas separadamente.
Com as mesmas dimensões, reservatórios com fundo cônico e com parte superior cônica podem ter a mesma capacidade total, mas volumes de líquido diferentes na mesma altura de enchimento. Isso ocorre porque as áreas das seções horizontais diferem nos respectivos níveis. A calculadora considera a posição do cone e a variação do diâmetro ao longo da altura.
O cálculo geométrico pressupõe um formato interno idealizado. Um reservatório real pode apresentar transições arredondadas, componentes salientes, acessórios adicionais ou dimensões internas diferentes das nominais. Por isso, a capacidade geométrica calculada pode diferir da capacidade declarada. Para estimar com precisão o volume de um reservatório existente, use suas dimensões internas reais.