Em março, a SMACNA publicou um artigo sobre os conceitos básicos de Psicrometria do Ar. No presente artigo, o objetivo é nos aprofundarmos sobre um conceito fundamental dentro da psicrometria, que é a Umidade do Ar.
Em geral, nos referimos no dia a dia sobre a umidade em termos de “Umidade Relativa”, que pode variar de 0 a 100 %.
Existem outras formas de analisarmos a umidade do ar, principalmente quando nosso interesse é realizar processos de transformação como umidificação ou desumidificação. Neste caso, é mais interessante adotarmos a leitura de “Umidade Absoluta”.
Mas qual é a diferença entre Umidade Relativa e Absoluta?
Conforme explicamos no artigo de Psicrometria, o ar é uma mistura de gases, entre eles o oxigênio, nitrogênio, gás carbônico e, também, há o vapor d’água solubilizado.
Na natureza existem misturas que não têm limite de concentração, como por exemplo água e álcool líquidos. Podemos sempre misturas essas duas substâncias em qualquer proporção.
Existem outras misturas que impõe um limite de concentração. Por exemplo, um cafezinho com açúcar. O café quente consegue absorver até um certo limite de açúcar, que se ioniza e se mantém completamente dissolvido no estado líquido. O excedente de açúcar que o café não foi capaz de absorver, porque é acima do limite máximo, acaba sedimentando no fundo do copo e se mantém em estado sólido mesmo dentro um copo de líquido.
Este limite de solubilidade, como no caso da água com açúcar, depende da temperatura do meio. Quanto mais quente, maior é a capacidade de absorver materiais solubilizados. E quanto mais frio, menor vai ficando essa capacidade.
Da mesma forma a natureza se comporta com o ar que respiramos. Ele possui um limite de capacidade de absorver o vapor d’água solubilizado. Quanto mais quente, maior o limite. Esse limite sempre vai até 100 %, que justamente representa a capacidade máxima de reter o vapor d’água, e que depende da temperatura. Assim podemos formar um gráfico de Temperatura vs Umidade, mostrando sempre esse limite:
Na ordenada (eixo y) temos a Umidade Absoluta, que mostra a concentração total de vapor d’água no ar, termos absolutos, na unidade gramas de água por kg de ar seco.
Por exemplo, em uma situação em que temos 20°C, (Altitude de 800 m)a máxima capacidade de absorver água é de 16,2 g/kg de ar. Se neste caso, a 20°C o ar possui 50 % de Umidade Relativa, sabemos que é a metade da capacidade máxima de absorver. Logo 50 % de 16,2 g/kg é 8,1 g/kg.
Quando aquecemos o ar a 35°C, a capacidade máxima chega a 40,5 g/kg, é um aumento exponencial.
E quando resfriamos, temos uma redução abrupta desta capacidade, por exemplo a 5°C, a máxima concentração é de apenas 6 g/kg.
Com isso em mente, podemos entender conceitos sobre umidade do ar no nosso dia a dia. Por exemplo, no inverno, ou em dias mais frios, a capacidade de reter umidade é muito baixa. Assim, qualquer “pouca umidade” que venha a ser absorvida pelo ar, os níveis relativos de umidade se tornam altos. Na realidade, historicamente em S. Paulo, a umidade relativa fica em torno de 80 % nos momentos mais frios. E é justamente quando temos o ar mais seco em termos absolutos. Na prática, sentimos a pele, olhos e lábios ressecados.
No verão, temos o comportamento oposto. Como a capacidade de retenção de vapor d’água do ar é muito elevada, nos momentos de pico de temperatura a umidade relativa cai para níveis típicos de 30 % ou até 20 %. Mas isto não quer dizer necessariamente que o ar está “seco”. Na realidade, como o ar nesta condição tem uma grande capacidade de solubilizar água, a umidade absoluta presente representa somente um terço ou um quinto da capacidade máxima.
A Figura abaixo ajuda a entender este conceito:
O ar na temperatura T1 acima retém 04 “unidades de água”, e poderia reter até 08 unidades, estando assim a 50 % de Umidade Relativa. Quando resfriado, seu limite máximo de solubilização passou para 03 unidades de água, o que forçou o rejeito de 01 unidade de água. Nesta condição, sua umidade relativa é de 100 %, mesmo com menor quantidade absoluta de água solubilizada.
Por curiosidade, podemos nos perguntar: Onde há mais umidade absoluta, no deserto do Saara, com 40°C e 13 % de Umidade Relativa ou em Teresópolis-RJ com 7°C e 95 % de umidade relativa?
Se verificamos na carta Psicrométrica, estes locais teriam exatamente a mesma Umidade Absoluta! Algo em trono de 6g de água / 1 kg de ar seco.
Como foi apresentado, a umidade relativa depende de da temperatura do ar e os processos possíveis de serem realizados de transformação de umidade são fundamentais nos processos de HVAC.
A SMACNA é referência em publicações de HVAC e as empresas associadas possuem um corpo de engenharia preparado para as análises mais complexas do setor.
Autor: Eng. Ariel Gandelman
Revisão Técnica: Felipe Raats Daud e João Carlos Correa
