O tema do balanceamento é de indubitável relevância e atualidade no que toca às instalações de climatização. Estas devem garantir as condições adequadas de conforto térmico às pessoas que ocupam o espaço. Para que tal aconteça, a quantidade de energia térmica gerada deve ser corretamente distribuída pelos terminais de emissão.
Tudo isto se torna ainda mais relevante em instalações antigas nas quais se substituem a caldeira e os circuladores e se acrescentam regulações ou sistemas de controlo eletrónicos. Nestas situações de desequilíbrio hidráulico e térmico, verificam-se incómodos graves:
- Radiadores ou ventiloconvetores que não aquecem (ou demoram horas a atingir o regime) nas zonas mais desfavorecidas do edifício.
- Sobreaquecimento e desperdício térmico nos espaços mais próximos da central térmica.
- Ruídos incómodos de circulação e silvos nas válvulas termostáticas, destruindo o conforto acústico do cliente.
Estes sintomas não se resolvem "dando mais corda" à bomba de circulação. Pelo contrário: aumentar a altura manométrica sem critério agrava os ruídos e o desequilíbrio. A raiz do problema é apenas uma: falta de balanceamento hidráulico correto.
A proporcionalidade entre o caudal e a emissão de energia térmica
A potência térmica (P) emitida por qualquer terminal (seja um radiador ou um fancoil) depende diretamente do caudal volumétrico (G) e do salto térmico (ΔT) do fluido termovetor, segundo a lei fundamental da termodinâmica:
P = p ⋅ c ⋅ G ⋅ ΔT
Considerando que o calor específico e a densidade são constantes, a potência térmica apenas é proporcional ao caudal e ao salto térmico:
P ∝ G ⋅ ΔT
Se o fluido não circular na quantidade exata de projeto (GNOM), a energia térmica simplesmente não é distribuída onde é necessária. Balancear uma instalação significa introduzir a perda de carga estática ou dinâmica necessária para garantir que cada circuito recebe o seu caudal nominal, independentemente do comportamento dos restantes circuitos da rede.
Três soluções CALEFFI para três desafios distintos
Consoante a funcionalidade associada aos modos de funcionamento e regulação da instalação, os componentes para o balanceamento dos circuitos hidráulicos subdividem-se em três grandes famílias:
Balanceamento estático do caudal (válvulas manuais e pré-regulação)
Balanceamento estático do caudal (válvulas manuais e pré-regulação)
É efetuado através da utilização de válvulas de balanceamento manuais ou válvulas de radiador pré-reguláveis. É indicado para circuitos que preveem condições de funcionamento "estacionárias" , ou seja, não sujeitas a variações contínuas de carga que comportam flutuações da pressão diferencial. Através da regulação do coeficiente de fluxo (Kv), introduz-se uma perda de carga fixa no circuito para atingir o caudal de projeto.
- A solução em radiadores: Muitas vezes pensa-se, erradamente, que a presença de comandos termostáticos é suficiente para equilibrar os caudais. Porém, durante o arranque com a instalação fria, os comandos geram a abertura máxima do obturador das válvulas. Sem balanceamento, surge o fenómeno de "curto-circuito hidráulico" : um excesso de caudal consistente nos radiadores mais favorecidos e caudal insuficiente nos mais desfavorecidos. A utilização de válvulas de radiador com pré-regulação une num só elemento a função de regulação e balanceamento, limitando a secção de abertura máxima e impedindo a ocorrência deste problema.
Balanceamento dinâmico de caudal (sistemas estabilizadores)
Balanceamento dinâmico de caudal (sistemas estabilizadores)
Em sistemas de caudal variável com cargas parciais frequentes, as pressões em rede mudam continuamente à medida que as válvulas de duas vias parcializam os circuitos. Nestas condições dinâmicas, os dispositivos estáticos perdem eficácia , tornando-se necessária a aplicação de componentes autorreguláveis:
- AUTOFLOW®: Um estabilizador automático que, através de um pistão mecânico interno e de uma mola, autorregula dinamicamente o seu Kv para manter o caudal rigorosamente constante no valor de projeto.
- FLOWMATIC® (PICV): A solução ideal para unidades como ventiloconvetores. Reúne num único corpo o balanceamento dinâmico (independente da pressão) e a regulação modulante através de servocomando.
Regulação de pressão diferencial (Δp)
Regulação de pressão diferencial (Δp)
Essencial para circuitos dinâmicos sujeitos a flutuações contínuas, como os sistemas montantes com válvulas termostáticas. Os reguladores de Δp combinam a ação de uma membrana de equilíbrio e uma mola para manter a diferença de pressão constante entre dois pontos de um circuito hidráulico, modulando a vazão. Isto garante que as válvulas de regulação trabalham com elevada autoridade, eliminando os ruídos e minimizando a interferência mútua entre os terminais.
- Válvulas Partner: Instaladas na tubagem de ida para ligação do capilar ao regulador de Δp. Podem ser configuradas de duas formas: com o capilar ligado a jusante do obturador (para proteger o regulador de trabalhar demasiado perto da sede em condições de diferenciais elevados ) ou a montante do obturador (funcionando como parte integrante do circuito controlado para efetuar uma afinação rigorosa do caudal nominal).
O balanceamento envolve, não só a fase de montagem e gestão da instalação mas também, e sobretudo, a fase de projeto. Para evitar anomalias de funcionamento, reduzir os consumos de energia dos circuladores e minimizar as temperaturas de retorno das caldeiras de condensação, disponibilizamos a documentação técnica completa com todos os gráficos de perda de carga e exemplos de cálculo.
Balanceamento dos circuitos de distribuição_parte1
Balanceamento estático do caudal - válvulas manuais_parte2
Balanceamento estático do caudal - válvulas para radiadores_parte3
Balanceamento dinâmico do caudal_parte4
Balanceamento dinâmico do caudal_parte5
Regulação da pressão diferencial_parte6
