Apostila de Balanceamento

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APOSTILA 
 
 
DE 
 
 
BALANCEAMENTO 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
Capítulo I – Por que balancear uma instalação 
hidráulica – pág.1 
 
 
Capítulo II – Distribuição das válvulas de 
balanceamento – pág.5 
 
 
Capítulo III – Dimensionamento de uma válvula de 
balanceamento – pág.9 
 
 
Capítulo IV – Protocolo de balanceamento 
hidráulico – pág.12 
 
 
Capítulo V – Métodos de balanceamento – pág.16 
 
 
Capítulo VI – Os benefícios do controle de 
pressão diferencial em sistemas hidráulicos com 
vazão variável – pág.21 
 
 
Resumo e Conclusões – pág.26 
 
 
 1
Capítulo I 
 
Por que Balancear uma instalação hidráulica? 
 
O primeiro passo é definirmos o que é instalação hidráulica e como iremos dividi-la. Uma 
instalação hidráulica é uma instalação onde iremos “produzir” um fluído (água ou outra solução 
qualquer) e iremos distribuir este fluído em pontos de consumo. Dividiremos o sistema da seguinte 
maneira: 
• Produção: é onde armazenamos, aquecemos ou esfriamos o fluído. Pode ser uma caixa 
d’água, um chiller, uma torre de resfriamento, uma caldeira, um trocador de calor. 
• Unidades terminais: são os equipamentos que irão utilizar o fluído e pode ser um fan-coil, 
um radiador de aquecimento, um sistema de piso radiante, um self contained com 
condensação a água, uma injetora plástica, um trocador industrial, equipamentos de solda, 
etc. 
• Distribuição: Vai depender do que temos nas duas extremidades, isto é, na Produção e nas 
Unidades Terminais. Aqui iremos definir se o sistema vai ter primário, secundário, se vai 
ser com vazão constante ou variável, etc. 
ProduçãoProduçãoProdução Unidades TerminaisUnidades TerminaisUnidades TerminaisDistribuiçãoDistribuiçãoDistribuição
 
 
Vale a ressalva que podemos aplicar alguns conceitos aqui descritos para um sistema de água 
quente sanitária que vai suprir pontos de consumo como chuveiros, torneiras, etc. Uma instalação 
hidráulica, em teoria, se for bem projetada e executada poderia garantir a vazão de água (ou 
solução) em todos os seus pontos de consumo, 
porém, na prática, isto não ocorre devido a algumas 
razões, como por exemplo: 
• A perda de carga na instalação não é 
calculada de uma maneira muito precisa, já 
que alguns parâmetros são estimados (por 
exemplo a rugosidade dos tubos). Devido a 
isso são normalmente aplicados fatores de 
segurança que irão sobredimensionar a 
bomba. 
 
• A instalação final é normalmente diferente da 
instalação projetada inicialmente 
• A perda de carga nas unidades terminais 
(pontos de consumo), válvulas e acessórios dependem do fabricante e normalmente são 
desconhecidos antes do selecionamento e aquisição. 
• Não é possível obter o Kvs calculado para a válvula de controle, já que os valores de Kvs 
disponíveis são limitados, visando a padronização e redução de custo. 
Devido a estes fatores, normalmente haverão circuitos favorecidos, isto é, com perda de carga 
menor que outros circuitos. Isto irá provocar um excesso de vazão nestes circuitos favorecidos e 
falta de vazão nos demais. 
Vazão
Altura
Manométrica
Qp 
Hb
Onde: 
Qp = Vazão total de projeto 
Hb = Altura Manométrica da Bomba 
Hs = Altura Manométrica calculada com fator 
de segurança 
Hc = Altura manométrica calculada
Rotor 2 
Rotor 1 
Hs
Hc
 
 2
Nos terminais mais próximos haverá excesso de vazão, que 
irá causar falta de vazão nos terminais mais distantes. 
 
Esse desbalanceamento irá gerar o que chamamos de “Fenômenos Misteriosos” onde podemos 
citar o seguinte: 
a. A água chega a alguns pontos e não chega a outros: principalmente na partida é muito 
difícil fazer chegar água a todos os pontos gerando reclamação de usuários ou perdas na 
produção de uma indústria. Em alguns casos essa situação é amenizada depois de 
algumas horas de funcionamento e em outros não. 
b. Dificuldade de partida da bomba: a bomba trabalha com o encontro de duas curvas, a da 
bomba e a do sistema. Quando o sistema está desbalanceado, a perda de carga do 
sistema é muito baixa em relação à 
curva da bomba, fazendo com que haja 
uma vazão muito maior, elevando a 
corrente da bomba e fazendo com que 
as proteções atuem e a desarmem. 
 
c. A potência instalada não consegue ser 
transmitida à instalação: 
1. Em instalações com sistemas 
de vazão constante, a 
temperatura de retorno em 
sistemas de resfriamento 
começa a ser mais baixa que a 
de projeto, provocando a 
redução de capacidade do chiller, porém, não se conseguiu ainda resfriar toda a 
instalação. Este mesmo efeito pode ocorrer também em sistemas de vazão 
variável. 
2. Em sistemas com primário e secundário, sendo o primário constante e o 
secundário variável, pode ocorrer que a vazão no secundário seja maior que a do 
primário. Nessa situação, a temperatura de alimentação começa a subir, já que 
começa existir um fluxo contrário ao desejado no by-pass, provocando a queda de 
rendimento das unidades terminais. 
d. A válvula de controle modulante (proporcional ou floating) irá trabalhar como uma válvula 
tudo/nada (on/off). 
e. Podem aparecer ruídos na instalação, o que é agravado se houver ar na linha. 
f. A temperatura desejada na unidade terminal pode não ser obtida ou sofre grandes 
variações (temperatura desejada pode ser a temperatura do ambiente ou a temperatura de 
uma matriz de injeção plástica.) 
g. Todos esse fenômenos irão acarretar um acréscimo de consumo de energia. 
Para resolver esses problemas normalmente são tomadas as seguintes providências: 
a. Instalação de uma bomba maior, provocando um maior consumo de energia e podendo 
agravar a situação das válvulas de controle, reduzindo ainda mais a sua autoridade. 
b. Instalação de uma nova unidade de produção. 
c. Modificação da temperatura de alimentação, gerando um aumento de consumo nas 
unidades de produção. 
Vazão
Altura 
Manométrica
Qp
Hb
Curva do sistema
Qr 
Hr
 
 3
Portanto, para que possamos resolver esses problemas e conseguirmos otimizar a bomba, 
reduzindo diretamente o consumo das bombas e indiretamente nas unidades de produção temos 
que conseguir atender as três condições hidráulicas básicas: 
1- Vazão de projeto em cada unidade terminal 
2- Compatibilidade das vazões entre primário e secundário 
 3- Estabilização dos diferenciais de pressão sobre as válvulas de controle. 
As duas primeiras condições são válidas para qualquer sistema, seja de vazão variável ou vazão 
constante. 
A terceira condição é válida para sistemas de vazão variável. 
O balanceamento é fundamental para garantir o cumprimento das três condições hidráulicas em 
uma instalação de HVAC e, assim, conseguir um controle eficaz, ótimo e preciso do conforto. 
Lamentavelmente, alguns crêem que o balanceamento é complicado e que requer muito tempo, 
especialmente em grandes instalações. Porém se utilizamos as válvulas de balanceamento 
corretamente distribuídas e um correto método de balanceamento, podemos atingir as três 
condições hidráulicas descritas acima. 
Na condição “1” e “2”, necessitamos utilizar somente válvulas de balanceamento manuais. Na 
condição “3” dependendo da situação pode ser necessária a utilização de válvulas reguladoras de 
pressão diferencial trabalhando em conjunto com as válvulas de balanceamento manuais. 
A válvula de balanceamento manual permite as seguintes funções: Medição de Vazão e 
Temperatura, Ajuste da vazão e bloqueio da linha. A válvula reguladora de pressão diferencial irá 
estabilizar a pressão diferencial dentro de um circuito. Este circuito pode ser uma válvula de 
controle, um equipamento ou a utilização mais adequada um módulo (como veremos a seguir). 
 
Algumas informações são necessárias para o balanceamento hidráulico. 
O projeto deve dispor de dados suficientes para poder realizar-se um balanceamento simples e 
preciso. A vazão necessária em cada válvula de balanceamento deve estar sempre anotada no 
fluxograma hidráulico. Além disto, se os valores de pré-ajuste foram calculados, deverão estar 
disponíveis, ainda que, não são indispensáveis. 
Independentementeda precisão dos cálculos durante o projeto, sempre será necessário realizar 
alguns ajustes finais posteriormente à montagem. 
 
Uma correta preparação permite economizar tempo e esforço. 
Uma preparação cuidadosa, tanto sobre os projetos como sobre a própria instalação, é o segredo 
para um balanceamento simples, rápido e efetivo. 
O trabalho deve iniciar-se sobre a mesa de projeto, seguindo-se a seguinte seqüência: 
– Estudar os projetos. 
– Identificar a rede principal de tubulações, os ramais, as prumadas e as unidades, tanto de 
produção quanto as terminais. 
– Dividir a instalação em módulos. Porém o que são módulos? São grupos de equipamentos cada 
qual com sua válvula de balanceamento que será regulada por uma válvula geral (chamada de 
compensação). O mesmo conceito se aplica a estes módulos, isto é, vários módulos podem formar 
um grande módulo. Por exemplo, um edifício com duas prumadas e nestas prumadas atendem 
vários equipamentos por andar. Teremos uma válvula em cada equipamento, uma por andar e 
uma por prumada. Depois haverá a geral na saída do bombeamento, para que possamos efetuar a 
otimização da bomba. 
 
Módulo Hidráulico
 
 
 
 4
 
 
- Para que se possa garantir a compatibilidade de vazão entre a produção consumo nas unidades 
terminais é importante que também sejam instaladas válvulas na produção 
 
Unidades
Terminais
Chillers
 
 
– Verificar que a vazão em cada válvula de balanceamento esteja anotada nos planos ou 
esquemas sejam válvulas nos equipamentos ou válvulas de compensação (nos ramais, prumadas, 
bombas, etc.) 
 
Os preparativos devem continuar na própria instalação, de acordo com a seguinte seqüência: 
– Localizar e identificar todas as válvulas de balanceamento, assegurando-se que estejam 
acessíveis. 
– Limpar todos os filtros e purgar adequadamente o ar da instalação. 
– Abrir todas as válvulas de bloqueio bem como as de controle. 
– Verificar que as bombas funcionem adequadamente e giram no sentido correto. Em se tratando 
de velocidade variável, esta deverá manter-se em seu valor máximo durante o procedimento de 
balanceamento. 
 
É importante frisar que o uso das válvulas de balanceamento e a execução do trabalho de 
balanceamento do sistema nos trás as seguintes vantagens: 
- Capacidade de medir, analisar e corrigir problemas na instalação. 
- Certificar que as vazões estão de acordo com o projeto. 
- Facilitar os procedimentos de participação e manutenção do sistema. 
- Redução dos custos finais da instalação 
- Redução do consumo de energia da instalação 
- Otimização do sistema de controle 
 
 
∆P 1 ∆P2 P∆ n
∆P 1 P2 ∆ nP
BV
∆
P
Sistema secundário com os conjuntos de válvulas de 
balanceamento e reguladoras de pressão diferencial 
 
 5
Capítulo II 
 
Distribuição das válvulas de balanceamento 
 
No capítulo anterior falamos em três condições básicas que devem ser obtidas com o 
balanceamento: 
 
a) Vazão de projeto em cada unidade terminal 
b) Compatibilidade das vazões entre primário e secundário 
c) Estabilização dos diferenciais de pressão sobre as válvulas de controle. 
 
Em teoria para obtermos a condição “a”, seria suficiente a instalação de uma válvula de 
balanceamento em cada unidade terminal. Porém ao trabalharmos desse modo podemos criar 
algumas dificuldades. Assim, na prática, é recomendável que se trabalhe utilizando o conceito dos 
módulos hidráulicos. Neste capítulo abordaremos o que são os módulos e quais as suas 
vantagens. 
Adotemos como exemplo uma instalação que possui vários ramais como o da figura abaixo. 
 
 
 
Quando realizamos o balanceamento, estamos igualando a perda de carga de todos os circuitos 
com a perda de carga do circuito crítico. Assim, no exemplo acima, a perda de carga que deverá 
ser criada na válvula de balanceamento que está mais próxima da bomba (ou de menor perda de 
carga) pode ser muito grande, de tal modo que obrigará um maior cuidado na hora de realizarmos 
o selecionamento. Mesmo com uma válvula bem selecionada, ela pode ser obrigada a trabalhar 
com uma abertura muito pequena, diminuindo a precisão do trabalho. Além disso, perda de carga 
muito elevada pode levar a se gerar ruído na válvula de balanceamento principalmente se houver 
ar dentro da tubulação. Um outro fator que é importante é que quando se executa uma modificação 
na sua instalação, dependendo do tamanho da intervenção pode ser necessário se refazer todo o 
balanceamento do sistema. 
 
Módulo Hidráulico 
Podemos definir um módulo hidráulico como um grupo de equipamentos (unidades terminais) com 
uma válvula de balanceamento instalada em cada unidade e uma válvula geral para o grupo, que 
chamaremos de válvula de compensação 
 
Módulo Hidráulico
 
 
 
 6
Este tipo de montagem é importante pois contribui com os seguintes fatores: 
- A proporcionalidade das vazões 
- Facilidade de Balanceamento 
 
A Lei da Proporcionalidade 
Quando criamos um módulo e executamos o balanceamento do mesmo, estamos transformando 
este grupo de unidades terminais em uma grande unidade terminal equivalente. Nessa condição se 
alterarmos a vazão que é enviada para o módulo, todas as unidades terminais irão se alterar 
igualmente (proporcionalmente). Vejamos o seguinte exemplo: 
 
Situação Inicial com vazão total de 100 l/s 
 
100 l/s
10
 l/
s
10
 l /
s
2 0
 l/
s
20
 l/
s
4 0
 l/
s
100 l/s
10
 l/
s
10
 l /
s
2 0
 l/
s
20
 l/
s
4 0
 l/
s
 
 
Se aumentarmos a vazão em 50%, isto é, para 150 l/s, todas as unidades terão as suas vazões 
aumentadas em 50%. 
 
 
 
Facilidade de Balanceamento 
Quando existem os módulos, executamos o balanceamento primeiro dentro de cada módulo e 
depois entre os módulos. Assim, a perda de carga que deve ser gerada em cada válvula de 
balanceamento é menor, facilitando o trabalho de dimensionamento, permitindo que a válvula 
trabalhe mais aberta, aumentando a precisão do trabalho e diminuindo a possibilidade de haver 
ruído nas válvulas. 
Uma outra vantagem é que quando ocorrer uma modificação na instalação, se deve verificar e 
eventualmente refazer o balanceamento nas válvulas do módulo modificado e nas válvulas de 
compensação dos demais módulos. As válvulas das unidades terminais existentes dentro dos 
demais módulos, não precisam ser reajustadas. 
Quando utilizamos como compensação um conjunto formado por válvula de balanceamento e 
válvula reguladora de pressão diferencial, criamos uma total independência entre os módulos, o 
que é excelente para uma partida de instalação em estágios ou para instalações que irão sofrer 
modificações, já que a cada modificação somente o módulo modificado deve ser reavaliado. 
 
No nosso exemplo inicial teremos então uma configuração como demonstrado na figura abaixo: 
 
150 l/s 
15 
l/s 
15 
l/s 
30 
l/s 
30 
l/s 
60 
l/s 
 
 7
 
 
Veja que existe uma válvula de compensação geral (na linha de retorno principal). Esta válvula é 
importante para que possamos executar a análise e otimização da bomba (ou do conjunto de 
bombas). 
Durante o trabalho de balanceamento iremos fazer com que todo o sobredimensionamento da 
bomba seja levado para essa válvula de compensação geral. Com isso podemos verificar o quanto 
a bomba está sobredimensionada, tomando as medidas possíveis, como por exemplo, usinar a 
bomba ou limitar a rotação da mesma através do variador de freqüência. 
 
Montagem da válvula de Balanceamento 
 
Quando falamos em montar uma válvula de balanceamento em uma unidade terminal, não 
estamos falando de acrescentar mais um item a instalação e sim substituir alguns itens pela válvula 
de balanceamento. Vejamos o exemplo de um condicionador de ar tipo fan-coil. 
 
Montagem típica de um fan-coil sem válvula de balanceamento: 
 
 
 
A válvula de balanceamento possui as funções de: Medição de pressão, vazão e temperatura, 
ajuste da vazão e bloqueio. Com isto podemos substituir vários itens da montagem típica acima: 
manômetros, termômetros, válvula globo e uma válvula de bloqueio. Assim, a montagem vai ficar 
mais eficiente, commenor número de componentes, tornando a instalação mais rápida e limpa, e 
ocupando um menor espaço. 
 
A montagem típica com a válvula de balanceamento ficaria da seguinte maneira: 
 
 
 
Válvula 
Globo 
Válvula de 
Bloqueio 
Válvula de 
Controle Termômetro
Manômetro
Dreno 
 
 8
 
 
No esquema acima a válvula de balanceamento está montada na saída da serpentina, porém, a 
válvula de balanceamento pode ser montada tanto na entrada como na saída das unidades 
terminais. Também não existe restrição quanto a estar na horizontal ou na vertical. A única 
ressalva é quanto a distância mínima entre algum elemento que possa provocar turbulência muito 
grande no fluxo, como cotovelos, reduções assimétricas, filtros, etc. As distâncias mínimas 
normalmente requeridas são as seguintes: o equivalente a cinco diâmetros de tubo reto na entrada 
da válvula e o equivalente a dois diâmetros de tubo reto na saída da válvula. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Válvula de 
Bloqueio 
Válvula de 
Controle 
Válvula de 
Balanceamento 
Dreno 
 
 9
Capítulo III 
 
Dimensionamento de uma válvula de Balanceamento 
 
O dimensionamento da válvula é um ponto muito importante no trabalho do balanceamento, pois 
se a mesma estiver mal dimensionada pode dificultar ou até mesmo impossibilitar em casos 
extremos, de se atingir um bom resultado. 
 
Chegamos aqui a um ponto crítico no processo do balanceamento que é o dimensionamento das 
válvulas. Crítico do ponto de vista técnico e também econômico, pois se dimensionarmos errado 
podemos ter as seguintes conseqüências: 
 
Válvula subdimensionada 
Ao utilizar a válvula com dimensão abaixo da correta, iremos provocar uma perda de carga acima 
da necessária, podendo em casos extremos influenciar na definição do circuito crítico e 
conseqüentemente no dimensionamento da bomba. Além disso dependendo do valor da perda de 
carga, pode gerar ruído que é agravado se houver ar na linha. De um modo geral, quando a 
válvula está subdimensionada, todo o circuito onde ela está montada se encontrada na mesma 
condição, logo, podemos afirmar que haverá um custo maior de operação, já que a bomba terá que 
consumir mais energia. 
 
Válvula superdimensionada 
A dimensão acima da correta faz com que a válvula tenha que trabalhar com uma abertura muito 
pequena, diminuindo a precisão do trabalho de balanceamento. Em casos extremos pode inclusive 
inviabilizar o processo. Além disso, o custo da válvula será maior. 
 
Dimensionamento 
 
O correto dimensionamento da válvula de balanceamento deve levar em conta a vazão desejada e 
a perda de carga que se quer gerar na mesma. A grande dificuldade é justamente saber quanto 
iremos gerar de perda de carga na válvula de balanceamento, já que para isso, deveríamos 
conhecer as perdas de carga de todos os circuitos. 
 
Vamos considerar o seguinte exemplo: 
 
Vazão de água do fan-coil: 12.000 l/h 
Perda de carga do fan-coil (DPfc): 20 kPa 
Perda de carga da válvula de controle (DPvc): 30 kPa 
Perda de carga da tubulação e acessórios entre cada circuito (DPt): 10kPa (5kPa na alimentação e 
5kPa no retorno) 
 
 
 
 
 
A B C D
 
 10
Logo, teremos o seguinte: 
 
Circuito 
Perda de carga (kPa) 
Fan-coil 
Válvula 
de 
Controle 
Tubulação Sub-total Circuito 
Válvula de 
Balanceamento 
Total 
Geral 
A 20 30 0 50 33 83 
B 20 30 10 60 23 83 
C 20 30 20 70 13 83 
D 20 30 30 80 3 83 
 
 
Lembramos que o intuito da válvula de balanceamento é criar a perda de carga necessária para 
igualar a perda de carga em todos os circuitos. A perda de carga mínima que deve ser criada em 
uma válvula de balanceamento é de 3kPa (aproximadamente 0,3mca) para que se tenha precisão 
na medição. Abaixo de 3kPa o valor medido pode ter muita oscilação. 
Agora que temos a vazão e a perda de carga necessária, podemos calcular o coeficiente Kv da 
válvula de balanceamento, da mesma maneira que calculamos para válvula de controle. 
 
p
qxKv
∆
=
01,0
 
 
onde q é a vazão em l/h, Dp é a perda de carga em kPa e Kv é o coeficente de vazão da válvula. 
 
Para o nosso exemplo, com uma vazão de 12000 l/h e as perdas de carga calculadas acima, os 
coeficientes seriam os seguintes: 
 
Circuito Kv Circuito Kv 
D 69,22 B 25,00 
C 33,25 A 20,87 
 
Com os coeficientes é possível consultar as tabelas dos fabricantes para verificar o modelo correto. 
No nosso caso, chegamos a conclusão que para os circuitos C e D usaremos válvulas de 2 ½” e 
para os circuitos A e B, válvulas de 2”. 
É importante salientar que a válvula de balanceamento possui um Kv variável, isto é, para cada 
posição de abertura da válvula temos um Kv diferente. 
 
Como se pode ver, é necessário de um trabalho de cálculo que muitas vezes pode ser difícil de ser 
executado, por isso, na prática não é muito comum fazer este tipo de selecionamento por não se 
conhecer a perda de carga a ser criada. 
 
Quando não se tem a perda de carga, pode ser utilizada como referência a tabela abaixo para 
fazer o selecionamento das válvulas de balanceamento. Os parâmetros utilizados foram: 
 
Vazão Mínima recomendada – 75% da abertura total da válvula, com uma perda de carga de 3 kPa 
Vazão Máxima Recomendada – Abertura total da válvula com uma perda de carga de 10kPa 
Para cálculo das vazões foi usado o programa de seleção da Tour Andersson. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 11
Diâmetro da Válvula 
Vazão em l/h 
Mínima Recomendada Máxima Recomendada 
½” – DN15 240 800 
¾” – DN20 670 1.800 
1” – DN25 1.200 2.750 
1 ¼” – DN32 1.650 4.500 
1 ½” – DN40 2.180 6.070 
2” – DN50 3.720 10.450 
2 ‘/2” – DN65 10.040 26.900 
3” – DN80 13.860 37.950 
4” – DN100 22.860 60.080 
5” – DN125 34.120 94.870 
6” – DN150 54.020 132.820 
8” – DN200 103.060 241.920 
9” – DN250 142.160 374.730 
10” – DN300 208.030 458.530 
 
É importante frisar que as vazões acima são recomendações e que as válvulas podem trabalhar 
com vazões acima ou abaixo dos limites indicados, porém é necessário ficar atento aos valores de 
perda de carga e abertura para não criarmos mais problemas ao invés de solucioná-los. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 12
Capítulo IV 
 
PROTOCOLO DE BALANCEAMENTO HIDRÁULICO 
 
O Balanceamento Hidráulico de uma instalação de Ar Condicionado deve tornar possível que, para 
todas as condições de carga térmica da instalação, as unidades terminais recebam a vazão de 
água especificada em projeto. Esta condição deve ser satisfeita inclusive quando a instalação foi 
concebida considerando um fator de simultaneidade no uso. 
 
Neste procedimento enumeramos as distintas técnicas de balanceamento hidráulico, assim como 
descrevemos as fases de preparação e análise de resultados, fundamentais para a detecção e 
correção de possíveis anomalias de funcionamento da instalação. 
 
1. Objetivo do Balanceamento 
 
O objetivo do Balanceamento é ajustar as vazões de água em uma instalação, de modo que sejam 
satisfeitas dentro das tolerâncias permitidas, as especificações de um projeto. 
Este procedimento deve proporcionar ao instalador uma metodologia que lhe permita obter com 
garantia e eficácia, as vazões de projeto. 
 
2. Tolerâncias 
 
Faz parte da responsabilidade do Projetista ou Fiscalizador da Obra definir as tolerâncias 
particulares no ajuste das vazões para os distintos subsistemas ou circuitos da instalação, 
estabelecendo um compromisso entre a precisão exigida e o custo de consegui-la. 
 
O técnico responsável pelo balanceamento deverá prevenir a Fiscalização sempre que os níveis de 
tolerância impostos as vazões não possam ser atingidos na prática. 
 
Quando as tolerâncias não estão estabelecidas nos parâmetros de desenho do projeto, o técnico 
responsável pelo balanceamento deverá solicitá-las antes de iniciar os trabalhos de ajuste das 
vazões. 
 
Em HVAC se estima aceitável um ajuste de vazões com um erro de ± 10% sobre os valores de 
desenho. Desvios acima deste nívelnão devem ser admitidos devido ao seu forte impacto negativo 
sobre a performance do sistema. 
 
3. Preparação 
 
O balanceamento hidráulico é uma das últimas operações previstas para a partida de uma 
instalação. Por isto, tanto seu planejamento quanto sua execução devem ser feitas com cuidado. 
 
Para garantir um bom resultado, um procedimento econômico e eficaz, se recomenda a seqüência 
de ações abaixo antes da operação de balanceamento. 
 
• Análise dos diagramas “as-built” da rede hidráulica da instalação. 
• Comprovação das condições requeridas para a realização do balanceamento 
• Inspeção prévia da instalação 
• Escolha do método de balanceamento 
 
3.1. Análise dos diagramas “as-built” da instalação 
 
Como etapa prévia, deve-se estudar cuidadosamente os diagramas reais para compreender 
o funcionamento da instalação, identificando os circuitos, os anéis de controle e válvulas de 
balanceamento.Com a finalidade de evitar dificuldades de interpretação dos diagramas, é 
aconselhável eliminar do diagrama tudo que não está relacionado com balanceamento, 
 
 13
mantendo as redes principais e ramificações hidráulicas, as bombas e as válvulas de 
balanceamento. No caso de uma instalação a quatro tubos, convém preparar dois 
esquemas distintos (frio/calor). 
 
Estes esquemas devem representar a instalação tal como ela foi realizada para que a sua 
análise permita identificar e evitar futuros problemas tais como: interatividade hidráulica, 
incompatibilidade de vazão, válvulas de balanceamento desnecessárias, esquecidas ou 
colocadas em locais inapropriados, etc. 
 
Convém verificar que todas as vazões de água a serem ajustadas em cada terminal estejam 
corretamente indicadas nestes esquemas e que os totais de cada ramal realmente 
correspondem a soma dos unitários. 
Se a instalação foi projetada com um fator de simultaneidade, será necessário aplicar um 
método especial descrito mais adiante. 
 
3.2. Comprovação das condições requeridas para a realização do balanceamento 
 
Antes da realização do balanceamento é aconselhável submeter a instalação às seguintes 
operações: 
 
a) Limpeza a alta pressão da rede hidráulica 
b) Limpeza de filtros 
c) Enchimento e purga correta da instalação 
d) Pressurização suficiente 
e) Verificação do funcionamento correto das bombas (alimentação elétrica, rotação, 
velocidade e purga) 
f) Estabelecimento das condições de máxima demanda nos elementos de controle 
 
3.3. Inspeção Prévia da Instalação 
 
Uma inspeção prévia da instalação permitirá sempre que se ganhe tempo na operação de 
balanceamento e deverá ser realizada com o seguinte intuito: 
a) Identificar as válvulas de balanceamento: localização, diâmetro, modelo, 
acessibilidade e disponibilidade de etiqueta de identificação. 
b) Verificar se as válvulas de bloqueio estão nas posições corretas de trabalho 
(totalmente abertas ou fechadas) 
c) Assegurar-se que se dispõe de métodos remotos ou manuais para posicionar as 
válvulas de controle na sua máxima abertura. 
d) Comprovar que os reguladores de pressão, se estão montados, estão na sua posição 
correta de funcionamento. 
 
3.4. Escolha do método de balanceamento 
 
3.4.1. Metodologia 
 
Uma vez ajustadas hidraulicamente as unidades de produção, o procedimento de 
balanceamento deve ser aplicado, em primeiro lugar, às unidades terminais, 
posteriormente aos ramais, as prumadas e depois as redes secundárias gerais de 
distribuição. Por último, a vazão total e a altura manométrica mantida pela bomba 
devem ser ajustadas, realizando se for necessária a mudança de rotor ou ajuste de 
sua velocidade. 
 
3.4.2. Tolerância nas válvulas e instrumentos de balanceamento 
 
As válvulas de balanceamento e o instrumento de medida devem sempre apresentar 
uma precisão superior às tolerâncias de vazão especificados em projeto. Isto inclui 
 
 14
não somente a precisão mecânica, mas também a capacidade de reproduzir qualquer 
posição do volante da válvula. 
As tolerâncias de vazão estabelecidas pela Supervisão da Obra, podem ser obtidas 
sempre e quando se aplique de maneira global um método de balanceamento 
hidráulico adequado. 
 
3.4.3. Métodos de Balanceamento 
 
A escolha do método de balanceamento depende da preferência e experiência do 
projetista, mas deve estar sempre baseada em razões práticas. Abaixo citamos os 
principais métodos (eles serão descritos com mais detalhes no próximos artigo) 
 
a) Pré-Ajuste 
b) Interativo 
c) Proporcional 
d) Compensação 
e) Método de simulação matemática da instalação real (TA Balance) 
 
3.4.4. Fator de simultaneidade 
 
No caso da instalação estar dimensionada com um fator de simultaneidade, as válvulas 
de balanceamento devem ser utilizadas para simular este fator hidráulico nos ramais ou 
prumadas durante o procedimento de balanceamento. A instalação, por tanto, se ajusta 
hidraulicamente as condições reais de operação. 
 
4. Documentação 
 
A documentação deve consistir de um relatório do balanceamento da instalação e deve conter as 
seguintes informações: 
 
Dados Gerais 
 
Instalação: 
Método de balanceamento aplicado: 
Instrumento de balanceamento utilizado: 
Número de série: 
Técnico Responsável pelo balanceamento: 
Empresa Responsável: 
 
Dados Específicos Para Cada Válvula de Balanceamento 
Identificação da Válvula: 
Vazão Requerida em Projeto: 
Vazão Medida: 
Perda de Carga Medida: 
Posição da válvula 
 
Este documento será utilizado para verificar os ajustes hidráulicos realizados na instalação e como 
base para futuras análises regulares a que se submeterá a instalação durante sua vida útil. 
 
5. Análise de Resultados 
 
Como foi dito no item anterior, o Informe de Balanceamento pode ser utilizado como base para a 
detecção de possíveis anomalias da instalação. A experiência do técnico de balanceamento 
predominar no processo de análise. Não obstante, se recomenda realizar as seguintes verificações 
do processo de ajuste hidráulico: 
 
 
 15
1. Uma das válvulas de balanceamento de cada módulo hidráulico deve criar uma perda de 
carga de 3Kpa. Normalmente está válvula está no circuito menos favorecido (circuito 
referência). No caso de circuitos idênticos (por exemplo um ramal de fan-coil), o de referência 
deve ser o último. Se isto não ocorre, pode ser interpretado como um sintoma de circuitos ou 
filtros entupidos ou válvulas de controle que não se abrem suficientemente. 
 
2. Se as válvulas de balanceamento forem corretamente dimensionadas, devem estar abertas 
mais de 50% de seu curso. Se, para obter as vazões correspondentes em um módulo hidráulico 
todas as válvulas estão excessivamente fechadas, exceto uma cuja posição é uma abertura 
normal, é um sintoma inequívoco de uma perda de carga excessiva neste último circuito. Deve-
se solucionar o problema e balancear o módulo novamente. 
 
3. Se em um módulo hidráulico não se pode obter as vazões requeridas, isto é normalmente 
devido a uma altura manométrica insuficiente. Várias podem ser as razões, por exemplo, um 
by-pass em algum outro circuito, uma válvula que deve estar fechada e está aberta, etc. Se isto 
ocorrer no circuito principal de distribuição, deve-se verificar a bomba de acordo com as curvas 
características do fabricante. 
 
6. Recomendações de manutenção 
 
As válvulas de balanceamento podem ser utilizadas como ferramentas multiuso de manutenção da 
seguinte maneira. 
 
Bombas 
A curva da bomba pode ser verificada através de uma válvula de balanceamento instalada na linha 
de alimentação. Medições de pressão no retorno e na alimentação permitem medir a altura 
manométrica e a válvula de balanceamento na alimentação, a vazão. Pode-se igualmente 
reproduzir alguns pontos da curva da bomba e garantir que a bomba funciona corretamente. 
 
Terminais 
As válvulas de balanceamento montadas no retorno permitem medir a qualquer momento a vazão 
e como conseqüência, identificar se o terminal está entupido ou se as válvulas de controle 
funcionam corretamente. 
 
Identificação de obstruçõesA disposição das válvulas de balanceamento permite comprovar as vazões nos ramais e nas 
prumadas da instalação. Se existirem obstruções ou entupimentos na tubulação ou nas válvulas, 
estão serão evidenciadas. 
 
Diagnóstico 
As condições normais de operação podem ser verificadas utilizando-se as válvulas de 
balanceamento para registras vazões, pressões ou temperaturas em qualquer ponto da instalação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 16
Capítulo V 
 
Métodos de Balanceamento 
 
A escolha do método de balanceamento depende da preferência e experiência do projetista, mas deve 
estar sempre baseada em razões práticas como a maneira como as válvulas estão distribuídas e do 
aparelho que está sendo utilizado para executar as medições e ajustes das válvulas. 
 
Primeiro devemos lembrar o que é o balanceamento. Quando realizamos o trabalho de 
balanceamento, na verdade estamos igualando a perda de carga (resistência de todos os circuitos). 
Como isso é feito? No circuito crítico, isto é, o que possui a maior perda de carga, a válvula de 
balanceamento deve criar a perda de carga mínima de 3kPa para que se possa efetuar a medida de 
vazão com uma precisão aceitável. Com isso teremos a perda de carga total do sistema que é a perda 
do circuito crítico mais a perda de carga da válvula de balanceamento (3kPa). Nos demais circuitos a 
perda de carga a ser criada na válvula de balanceamento é a diferença entre a perda de carga do 
circuito e a perda de carga total do módulo. 
 
Podemos dizer que os métodos existentes são os seguintes: 
 
Método do Pré-Ajuste 
Consiste em calcular a perda de carga que deverá ser criada na válvula de balanceamento. 
Baseado nessa perda de carga e na vazão desejada, podemos calcular o Kv (ou Cv) necessário e 
através de um programa de seleção, catálogo do produto ou até mesmo diretamente no 
equipamento computadorizado de balanceamento, se definir a posição de abertura da válvula para 
o Kv calculado. 
Este método, devido a complexidade e a necessidade de se conhecer como a instalação realmente 
ficou, isto é, comprimentos de tubulação, curvas, perdas de cargas das válvulas, equipamentos, 
filtros, etc.., é recomendada para pequenas instalações. 
Ele pode ser utilizado também como uma preparação da instalação para o trabalho de 
balanceamento. Utiliza-se um fator médio de perda de carga por metro de tubo e levando-se em 
conta somente os comprimentos de tubulação, se calcula a perda de carga a ser criada nas 
válvulas de balanceamento e conseqüentemente a sua posição. Porém, nessa situação deverá ser 
feito posteriormente um trabalho de balanceamento mais preciso. 
 
Método Interativo 
É o método mais básico, menos preciso e mais trabalhoso de se realizar o balanceamento. 
Consiste em ajustar válvula por válvula para as vazões desejadas, iniciando nas válvulas mais 
próximas da bomba e indo em direção ao final do módulo. A grande dificuldade é que ao se ajustar 
uma válvula se irá criar uma reação nas demais, logo quando se chega ao final do módulo, deve-se 
voltar a primeira válvula e começar novamente o processo. Para que se possa chegar a um 
resultado satisfatório, o procedimento deve ser repetido várias vezes, provocando uma perda de 
tempo enorme. Além disso, quando executamos o trabalho da bomba para o final, levamos todo o 
sobredimensionamento da bomba para dentro do sistema, provocando então um consumo de 
energia mais alto do que o realmente necessário. 
 
Método Proporcional 
É uma evolução do Método Interativo. A diferença básica é que antes de se executar o ajuste das 
válvulas, é feito uma medição da condição real da instalação, isto é, da vazão existente em cada 
circuito antes do balanceamento. Com este valor, calculamos um fator que chamaremos de “Z”, 
que é: 
projetodeVazão
medidarealVazãoZ = 
 
O trabalho de ajuste se inicia na válvula que possui o maior fator Z e vamos ajustando até chegar 
no equipamento que possui fator Z=1 ou o mais próximo que isso. Nesse momento executamos 
uma nova medição das vazões nos circuitos, e repetimos o procedimento. Aparentemente é um 
 
 17
método que dá mais trabalho, porém, ele diminui um pouco o número de vezes que se deve passar 
ajustando as válvulas e aumenta a precisão do balanceamento. Porém, como no método anterior 
leva o sobredimensionamento da bomba para dentro do sistema provocando um consumo de 
energia desnecessário. 
 
Método de Compensação 
Já é um método bom de trabalho, aumentando a precisão, retirando o sobredimensionamento da 
bomba de dentro do sistema e portanto ajudando a evitar o desperdício de energia. Porém ainda é 
um método trabalhoso, necessitando de pelo menos duas pessoas e um aparelho, porém para que 
se possa economizar tempo será necessário alocar 3 pessoas com 2 aparelhos e sistema de 
comunicação entre eles. 
O procedimento é o seguinte: 
 
1) Nomeie a última válvula do módulo como sendo a válvula de referência e a válvula geral do 
módulo como válvula de compensação. 
 
 
 
2) Calcule para a válvula de referência a posição que gerará a perda de carga mínima de 3kPa e a 
posicione na abertura calculada. 
3) Conecte o aparelho de medição na válvula de referência (válvula 5 no exemplo) e abra ou feche 
a válvula de compensação até que se consiga ler no equipamento a vazão de projeto para a 
válvula de referência. 
4) Retire o aparelho de medição da válvula de referência e conecte na válvula imediatamente 
anterior, no caso do exemplo a válvula 4. Agora ajuste a válvula até que se consiga obter a 
vazão de projeto. 
5) Retire o aparelho de medição da válvula e conecte novamente na válvula de referência. 
Provavelmente ocorreu uma modificação na vazão. Abra ou feche a válvula de compensação 
para restabelecer a vazão de projeto. 
6) Retire o equipamento e conecte-o novamente na válvula ajustada (a válvula 4) para verificar se 
ocorreu alguma variação significativa. Caso haja ocorrido, repita o procedimento a partir do 
item 4. 
7) Caso já se tenha conseguido atingir uma vazão dentro dos limites especificados em projeto, 
faça o procedimento a partir do item 4 na válvula imediatamente anterior e repita-o até que se 
tenha feito em todas as válvulas do módulo. 
8) Após terminar no módulo atual, faça no módulo seguinte o mesmo procedimento até que se 
tenha realizado em todos. Com isto se está transformando cada módulo em um grande 
54321
Válvula de 
compensação 
Válvula de
referencia 
 
 18
equipamento. Agora crie um novo módulo com as válvulas gerais de cada módulo e repita o 
procedimento. Suba de nível até que chegar na válvula da bomba. Quando se ajustar a válvula 
geral do sistema para a vazão de projeto, todos circuitos terão as vazões corretas. 
 
Método de simulação matemática da instalação real – TA Balance 
 
É o que permite obter as vazões com uma maior precisão e o menor trabalho. Ele é feito baseado no 
método de compensação, porém os cálculos dos ajustes necessários são feitos através de um 
programa de cálculo numérico já carregado no instrumento. Com essa ferramenta é possível realizar o 
trabalho de balanceamento de uma instalação, mesma que complexa, com apenas uma pessoa e um 
instrumento. Além disso, o número de passagens por válvula é reduzido para apenas 2 vezes, 
economizando tempo de execução. Como no método de compensação, aqui também é possível levar 
o sobredimensionamento da bomba para a válvula geral e como veremos ao final, otimizar o consumo 
de energia do bombeamento que é o nosso objetivo. 
Basicamente, deve-se realizar uma passagem pelo módulo, medindo as pressões diferenciais em 
cada circuito e na válvula de compensação. Ao final, o aparelho irá utilizar estas informações para 
calcular a perda de carga necessária em cada válvula e apresentar na tela a posição de regulagem 
para cada uma. A segunda passagem é para executar o ajuste de cada válvula. Abaixo os passos 
do procedimento: 
1.Válvula de Compensação completamente aberta 
2. Pré-ajustar todas as válvulas de balanceamento a 50% de sua abertura para garantiruma perda de carga mínima de 3 kPa. 
3. Selecionar qualquer válvula de balanceamento. Na prática é interessante que se inicie 
pela válvula mais distante. 
4. Conectar o CBI na válvula. Este pedirá o número conferido à válvula dentro do módulo e 
realizará a primeira medição 
5. Fechar totalmente a válvula 
6. O CBI realizará uma nova medida 
7. Reabrir a válvula na posição original 
8. Continuar com as demais válvulas a partir do ponto 3 
 
 
 
Após executar o balanceamento do módulo, passe para os seguintes até terminar todos. Nessa 
situação, de novo foram criados “grandes equipamentos” controlados por uma válvula e o 
procedimento se repete agora nas válvulas que antes eram as de compensação. 
Válvula de 
Compensação 
 
 19
Válvula de compensaçãoVálvula de compensação
 
 
Caso haja diferentes prumadas, o procedimento vai sendo repetido até que se chegue a válvula 
geral das bombas. 
 
 
 
 
Agora para finalizar, o procedimento para ajuste da válvula da bomba (ou das válvulas das 
bombas) pode ser feito das seguintes maneiras: 
 
1) Bomba de velocidade constante: 
a. Faz-se o ajuste da vazão de projeto na válvula de balanceamento. Nessa situação, 
criamos na válvula a perda de carga necessária para compensar o 
sobredimensionamento da bomba. Não é a melhor opção pois a bomba irá gastar 
uma energia desnecessária. 
b. Após executarmos o passo “a” podemos então identificar o sobredimensionamento 
da bomba e definirmos o quanto iremos usinar o rotos para diminuirmos o 
consumo. Podemos aqui inclusive chegar a conclusão que é possível fazer a troca 
do motor ou do rotor da bomba para modelos menores. Após a usinagem ou 
substituição, deve ser refeito o ajuste da válvula principal. 
2) Bomba de velocidade constante 
a. Define-se qual é a perda mínima que se pode criar na válvula de balanceamento (o 
mínimo recomendado é de 3kPa) 
b. Calcule a posição que vai gerar a perda de carga definida com a vazão de projeto. 
c. Ajuste a válvula na posição calculada 
d. Conecte o aparelho e comece a medir a vazão. 
e. Vá abaixando a rotação da bomba através do variador de freqüência até que se 
leia no aparelho a vazão de projeto. 
f. Ajuste a freqüência encontrada neste ponto como sendo a freqüência máxima da 
bomba. 
 
Pronto!! O sistema está balanceando e a bomba está otimizada, permitindo ao sistema operar com 
o menor consumo de energia possível. Lembramos que em casos extremos a energia 
 
 20
economizada com o balanceamento do sistema é maior que a economia obtida com a utilização de 
um sistema de vazão variável comparado com um sistema de vazão constante. 
 
 
Economia correspondente a bomba de velocidade variável 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Altura manométrica. 
Bomba 
 Sobredimensionada 
Economia 
Vazão 
60 Hz 
Frequência Máxima de Trabalho 
 
 21
Capítulo VI 
 
Os benefícios do controle de pressão diferencial em sistemas hidráulicos com vazão 
variável. 
 
A distribuição da água em sistemas hidráulicos pode ser obtida com vazão constante ou variável. 
Cada método tem suas próprias vantagens e desvantagens. 
 
Uma das maiores vantagens do sistema de vazão variável é o menor custo com energia resultante 
da redução do consumo de eletricidade da bomba. Como os custos de bombeamento dependem 
do produto da altura manométrica e vazão de água, eles são proporcionais à vazão se a altura 
manométrica é constante. Quanto mais as válvulas de controle reduzem a vazão, mais energia é 
economizada. 
 
Vazão variável, porém tem uma séria desvantagem. A pressão diferencial é variável. Quando a 
vazão diminui, a queda de pressão nos tubos e acessórios cai consideravelmente. Isto leva a um 
dramático aumento na pressão diferencial sobre as válvulas de controle modulantes. Isto por sua 
vez, afeta a estabilidade do controle, o qual é previsto para trabalhar no modo proporcional ou 
Proporcional Integral / Proporcional Integral Derivativo (PI / PID), podendo levá-las a trabalhar no 
modo on-off. Quando isto ocorre, se tem um resultado insatisfatório no nível de conforto e um 
desperdício de energia que pode chegar até a 30%. 
 
Uma solução é utilizar uma bomba de velocidade variável e reduzir a altura da bomba junto com a 
vazão. Mas esta estratégia está longe de ser perfeitamente seguro: consideremos que a vazão 
total da instalação é 50% da vazão de projeto. Isto pode ocorrer se tivermos todas as unidades 
terminais utilizando 50% da sua vazão de projeto ou se 50% dos terminais estiverem trabalhando 
na condição de projeto e os demais estão desligados. No primeiro caso é possível reduzir a altura 
da bomba. No segundo caso a altura manométrica deve ser mantida praticamente constante, pois 
várias unidades ainda precisam da vazão de projeto. 
 
Portanto, uma bomba de velocidade variável pode ajudar um pouco, porém não vai resolver 
totalmente o problema, mesmo quando vários sensores de pressão diferencial estão instalados, já 
que a bomba deve ser controlada por um diferencial de pressão na instalação. 
 
Outra solução é estabilizar a pressão diferencial localmente utilizando válvulas controladoras de 
pressão diferencial. De fato, esta abordagem é necessária para um controle mais estável e preciso 
no sistema de vazão variável quando a razão C é menor que 0,4: 
 
bombadaamanométricAltura
crítico circuito do projeto de p∆
=C 
 
Quando C = 0.4, a pressão diferencial sobre o circuito mais remoto já está multiplicada por 2,5, 
quando trabalhando em cargas parciais, ela vai ser multiplicada por 4 ou 6 para a válvula de 
controle! Uma pressão diferencial muito alta pode causar instabilidade no controle modulante e 
aumentar o risco de ruído. 
 
 
 22
Este capítulo discute brevemente os principais benefícios das válvulas controladoras de pressão 
diferencial: 
1- Elas viabilizam um controle modulante preciso e estável 
2- Elas minimizam o ruído nas válvulas de controle (on-off ou modulante) 
3- Elas simplificam o balanceamento e a partida da instalação. 
Controle modulante preciso e estável 
 
Para obter um controle da temperatura ambiente preciso e estável, a relação entre a capacidade 
do terminal e a abertura da válvula de controle deve ser linear. Esta linearidade é obtida pela 
seleção de uma válvula de controle com uma curva característica adequada, desde que a pressão 
diferencial sobre a válvula de controle seja constante. 
Na realidade, quando a instalação está funcionando com uma media de 50% da capacidade 
máxima, a vazão de água é cerca de 20% da vazão de projeto e a perda de carga 25 vezes mais 
baixa que nas condições nominais. Portanto, a pressão diferencial sobre a válvula de controle 
aumenta dramaticamente. Quando a válvula de controle abre um pouco, a vazão de água cresce 
tanto que o controle fica difícil. A temperatura ambiente pode oscilar vários graus, para cima ou 
para baixo. Neste caso um sofisticado controlador PID trabalha como um simples controle on-off. A 
razão é que a pressão diferencial sobre a válvula de controle aumenta, o que distorce a curva 
característica da válvula de controle. 
A distorção da característica da válvula de controle é dada por sua autoridade β, o qual é definido 
como: 
 
β = Perda de carga na válvula de controle totalmente aberta na vazão de projeto (Equação. 02) 
 Pressão diferencial na válvula de controle totalmente fechada 
 
 
O ideal seria esta autoridade ser igual a 1, o que presume um ∆p constante sobre a válvula de 
controle. Na prática esta autoridade é menor que 1. Os especialistas recomendam projetar a 
instalação para obter uma autoridade de pelo menos 0,5 nas condições de projeto e ao menos 
0,25 em cargas parciais (quando a válvula de controle está sujeita a aproximadamente a altura 
manométrica da bomba). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 23
A- Condição de Projeto 
B- Carga média de 50% 
C- ∆p da válvula de controle estabilizada pela STAP. 
 D- O mesmo que C com uma carga media de 50%.A Figura mostra a instalação com a bomba (de velocidade fixa), sistema de distribuição e circuito 
de referência. 
Na situação A, temos as condições de projeto e as perdas de carga do sistema são: Sistema de 
distribuição 100kPa, Terminal 20 kPa, válvula de controle 25 kPa. A autoridade da válvula de 
controle, nas condições de projeto é 25/45 = 0,55 (pela equação 2); a qual é aceitável. 
Na situação B, temos a instalação trabalhando com 50% da carga (B = 20% da vazão. Este valor é 
obtido na curva característica do trocador). Nesta condição a pressão diferencial sobre a válvula 
totalmente fechada é de 200kPa, já que a altura manométrica da bomba cresce (conforme a vazão 
é reduzida de acordo com a curva característica Pressão x Vazão da bomba) e ao mesmo tempo a 
perda de carga na linha principal cai. Com isto, a autoridade da válvula de controle cai para 25/200 
= 0,125. 
A Curva B1 na direita, mostra a relação entre a capacidade do trocador e a abertura da válvula. 
Esta relação não é linear, o que torna difícil de se conseguir a estabilidade no ciclo de controle. 
Além disto, abaixo de uma carga de 30% (Curva B1), o ciclo de controle irá trabalhar no modo on-
off. A situação é ainda pior se a relação entre vazão e a abertura da válvula de controle for linear 
(curva B2). 
Nas situações C e D, a pressão diferencial é estabilizada na válvula de controle através de um 
controlador de pressão diferencial. Para um diferencial de pressão na válvula de controle de 20 
kPa, a pressão diferencial varia de 20 a 26 kPa. Isto nos dá uma autoridade de 20/26 = 0,77 e uma 
relação praticamente linear (curva D a direita). A carga mínima controlável é de 11% (curva D) ao 
invés de 30% (curva B1). 
Nos casos A e B, a pressão diferencial na válvula de controle tem uma variação de 180 – 25 = 155 
kPa (620%), enquanto nos casos C e D, a variação está limitada a 6 kPa (30%). 
Deve ser notado que o problema é transferido para o Controlador de Pressão Diferencial. Contudo 
é mais fácil controlar a pressão que a temperatura. A precisão relativa requerida na pressão não é 
tão alta e uma faixa proporcional maior (40-50%) pode ser adotada para se obter uma função 
estável. 
Menor ruído nas válvulas de controle 
Alta pressão diferencial algumas vezes leva a gerar ruído nas válvulas de controle pode ser 
particularmente irritante devido a sua emissão estar próximo aos usuários. Em sistemas de 
aquecimento, devido a temperatura de trabalho da água, o ruído pode ocorrer quando a pressão 
diferencial chega a 20-30 kPa na válvula de controle. Ar na água pode agravar este problema 
substancialmente. 
 
Uma solução prática para o problema do ruído é utilizar uma válvula controladora da pressão 
diferencial para assimilar o excesso de pressão e em paralelo fazer a separação e a purga do ar. 
 
Já que o excesso de pressão é transferido para a válvula controladora de pressão diferencial, pode 
parecer que nós estamos simplesmente deslocando o problema de ruído de uma válvula para 
outra. Isto entretanto não ocorre pelas seguintes razões: 
1 - O excesso de pressão é dividido entre duas válvulas. 
 
 24
2 - Válvula controladora da pressão diferencial tem características especialmente projetadas 
para redução do ruído como por exemplo: 
a. Assentos balanceados 
b. Constante de tempo elevada para evitar que o assento vibre em freqüências 
audíveis. 
3 - Válvulas controladoras de pressão diferencial normalmente estão instaladas mais distantes 
dos usuários. 
Por estas razões, a válvula controladora de pressão diferencial minimiza de uma maneira eficiente 
o ruído nas válvulas de controle de temperatura. 
 
Balanceamento, partida e manutenção simplificados 
 
Sem a controladora de pressão diferencial os circuitos no sistema de vazão variável são 
interativos. 
 
Isto significa que uma variação de vazão em um circuito que tenha o controle instável irá criar 
variações nas pressões diferenciais de todos os outros circuitos. Os módulos de controle nestes 
circuitos vão então tentar compensar as mudanças na pressão diferencial. Isto irá dar uma 
impressão de controle instável. As tentativas de se solucionar o problema modificando parâmetros 
de controle (faixa proporcional, freqüência integral e derivativa) não são eficientes. Para o técnico 
de controle, a situação pode rapidamente se deteriorar e se transformar em um pesadelo. 
 
As válvulas controladoras da pressão diferencial tornam os circuitos independentes entre si. Isto 
simplifica o balanceamento e a partida da instalação. Em um grande edifício de escritórios nem 
sempre todas as unidades são vendidas ou ocupadas ao mesmo tempo. Quando um controlador 
de pressão diferencial local protege cada unidade, novas unidades podem entrar em operação sem 
provocar distúrbios nas unidades já em operação. 
qL1
Local 1 Local 3Local 2
Waiting circuit
qLnqL3qL2
Local n
Waiting circuit
CoilCoil
 
 Quando um novo circuito é posto em trabalho, ele não influencia nos outros circuitos. 
Em resumo, fazendo os circuitos independentes entre si, utilizando uma válvula controladora de 
pressão diferencial, temos os seguintes benefícios: 
 
 25
1 - Nenhuma válvula de balanceamento é necessária acima das válvulas de controle da 
pressão diferencial 
2 - Um circuito que tenha o controle instável não irá provocar oscilações em outros circuitos. 
3 - Cada circuito pode ser balanceado independentemente. Nenhum trabalho de 
balanceamento é necessário devido a ampliações ou modificações do edifício. 
4 - É fácil balancear uma instalação com fator de simultaneidade. 
 
Como as válvulas de controle da pressão diferencial são montadas em conjunto com as válvulas 
de balanceamento as vazões e pressões diferenciais são também mensuráveis, simplificando o 
trabalho de análise de problemas. 
 
 26
Resumo e conclusões: 
Sintomas 
indicando a 
necessidade de 
um controle do 
∆p 
Típico, mas quase 
sempre 
negligenciando, a 
origem das causas. 
Comum, porém 
incorretas 
medidas 
compensatórias 
Conseqüências 
comuns e 
custosas 
Medida 
Correta 
Vantagens Benefícios 
Válvulas de 
controle 
proporcionais 
trabalhando no 
modo on-off. 
Temperatura 
ambiente 
oscilando 
Pressão diferencial 
variável: 
Baixa autoridade da 
válvula de controle 
significa que sua curva 
característica está 
distorcida. 
 
Circuitos interativos: 
Quando alguma válvula 
de controle se fecha, o 
�p sobre as outras 
válvulas de controle 
aumenta. 
Estas reagem para 
compensar e a 
temperatura ambiente 
flutua. 
Ampliar o p-band 
para estabilizar o 
controle 
 
 
 
 
Diminuir o set 
point dos 
termostatos 
ambiente no 
resfriamento 
(aumentar no 
aquecimento) 
para compensar 
desvios 
temporários na 
temperatura 
ambiente 
Modulando, mas 
com controle 
impreciso. Conforto 
objetivado não é 
atingido. 
 
 
 
A média da 
temperatura 
ambiente é mais 
baixa no 
resfriamento e mais 
alta no 
aquecimento. 
Custos de energia 
aumentam de 10-
15% por ºC no 
resfriamento e 5-
8% no 
aquecimento. 
Estabilizar ∆p 
usando um 
controlador 
de pressão 
diferencial 
local. 
Pressão diferencial 
estável 
 
Circuitos não 
interativos 
 
Baixa pressão 
diferencial nas 
válvulas de 
controle. 
 
Possível utilizar 
válvulas de 
controle mais 
baratas. 
Em operação: 
 
Controle correto e estável 
 
Sem ruído nas válvulas 
de controle 
 
Maior conforto e menor 
consumo de energia 
 
 
Na partida da instalação 
 
Procedimento de 
balanceamento mais 
simples. 
 
Mais fácil balancear uma 
instalação com fator de 
diversidade 
 
Partida em estágios 
facilitada 
Válvulas de 
controle (on-off ou 
proporcionais) em 
terminais 
produzindo ruído 
Pressão diferencial em 
válvulas de controle 
muito alta. 
Reduz o topo da 
bomba 
Potência requerida 
e não 
disponibilizada. 
Conforto objetivado 
não é encontrado. 
 
Válvulas de 
controle que não 
conseguem 
fechar. 
Pressão diferencial em 
válvula de controle 
muito alta. 
Instalar 
atuadores mais 
potentes nas 
válvulas de 
controle 
Investimento 
desnecessário27