Início / Processos térmicos

Psicrometria e carta psicrométrica

Informe a temperatura do ar e um segundo dado para obter umidade, orvalho, bulbo úmido e entalpia; com o estado de saída e a vazão, veja quanta água a serpentina remove e qual a carga térmica.

Ferramenta de pré-dimensionamento e estimativa: os resultados não substituem projeto, cálculo ou laudo assinado por profissional habilitado nem a verificação conforme as normas aplicáveis.

Verificação
Local
Estado 1 (ar de entrada)
Processo e estado 2

Ar que sai de serpentina de resfriamento costuma ficar entre 90% e 95% de umidade relativa.

——
—

Processo entre os estados 1 e 2

Cargas calculadas com a vazão de ar seco na entrada.

Carta psicrométrica

Curvas de umidade relativa a cada 10% na pressão do local, linhas tracejadas de entalpia constante e o processo entre os estados.

Toque no gráfico para ver os valores.

Umidade relativa ao aquecer ou resfriar este ar

Mesma razão de umidade do estado 1: a umidade relativa sobe ao resfriar e chega a 100% no ponto de orvalho.

Toque no gráfico para ver os valores.

O memorial reúne entradas, resultados, equações, hipóteses e referências desta página, com campos para projeto, responsável e revisão. Na janela de impressão, escolha Salvar como PDF.

Método, hipóteses e referências

Equações usadas

Pressão de saturação (Hyland-Wexler): ln p_ws = C8/T + C9 + C10·T + C11·T² + C12·T³ + C13·ln T sobre água (0 a 200 °C) e a forma com C1 a C7 sobre gelo (−100 a 0 °C); T em K, p_ws em Pa
p = 101,325 · (1 − 2,25577·10⁻⁵ · Z)^5,2559 kPa; W = 0,621945 · p_w ÷ (p − p_w); h = 1,006 · t + W · (2501 + 1,86 · t) kJ/kg; v = 0,287042 · (t + 273,15) · (1 + 1,607858 · W) ÷ p
Bulbo úmido (iteração): W = [(2501 − 2,326 · t*) · W*s − 1,006 · (t − t*)] ÷ (2501 + 1,86 · t − 4,186 · t*); orvalho: p_ws(t_d) = p_w
Processo: ṁ_a = Q ÷ v1; água = ṁ_a · (W1 − W2); Q_total = ṁ_a · (h1 − h2); Q_sensível = ṁ_a · (1,006 + 1,86 · W2) · (t1 − t2); Q_latente = Q_total − Q_sensível; FCS = Q_s ÷ Q_t

Hipóteses e limites

  • Ar seco e vapor como gases perfeitos (equações do capítulo 1 do ASHRAE Fundamentals). Frente à tabela 2 de ar úmido da ASHRAE, que usa gás real, a diferença na razão de umidade de saturação é menor que 0,7% até 50 °C.
  • Pressão pela atmosfera padrão conforme a altitude. Em resfriamento, o estado 2 é o ar na saída da serpentina; a umidade só cai se o ar de saída tiver menos vapor que o de entrada. A entalpia do condensado aparece à parte.
  • Em unidades imperiais a entalpia segue a referência da ASHRAE IP (ar seco a 0 °F), por isso é cerca de 7,7 Btu/lb maior que a conversão direta do valor SI.

Normas e documentos técnicos

  • ASHRAE Handbook — Fundamentals (2021), chapter 1: Psychrometrics (equations 3, 5, 6, 20, 22, 28, 32 and 35; Tables 2 and 3)
  • Hyland, R. W.; Wexler, A.: Formulations for the thermodynamic properties of the saturated phases of H2O from 173.15 K to 473.15 K, ASHRAE Transactions 89(2A), 1983
  • ISO 2533:1975: Standard Atmosphere
  • WMO-No. 8: Guide to Instruments and Methods of Observation, chapter 4 (measurement of humidity)

Legislação e regulamentos no Brasil

  • ABNT NBR 16401: instalações de ar-condicionado — sistemas centrais e unitários (partes 1 a 3: projeto, conforto térmico e qualidade do ar interior)
  • Lei nº 13.589/2018: Plano de Manutenção, Operação e Controle (PMOC) de sistemas de climatização
  • NR-17: ergonomia, condições de conforto térmico nos postos de trabalho
  • NR-15, Anexo 3: limites de exposição ao calor

Perguntas frequentes

Como calcular a razão de umidade do ar?

Calcule a pressão de saturação na temperatura, multiplique pela umidade relativa para ter a pressão de vapor e use W = 0,622 · p_w ÷ (p − p_w). A 25 °C, 50% e nível do mar: p_w = 1,585 kPa e W = 9,9 g/kg, com entalpia de 50,3 kJ/kg e orvalho a 13,9 °C, como na tabela da ASHRAE.

Quanta água uma serpentina remove?

A vazão de ar seco vezes a queda da razão de umidade. Resfriando 10.000 m³/h de ar a 30 °C e 60% até 14 °C e 95%, a razão de umidade cai de 16,0 para 9,5 g/kg e saem cerca de 75 kg/h de condensado, com carga total de 105 kW (30 TR).

Por que a altitude muda o resultado?

Com pressão menor, o mesmo vapor representa uma razão de umidade maior e o ar fica menos denso. A 1.000 m a pressão cai para cerca de 89,9 kPa e, a 25 °C e 50%, a razão de umidade sobe de 9,9 para cerca de 11,2 g/kg.

Qual a diferença entre umidade relativa e absoluta?

A relativa compara o vapor presente com o máximo que o ar aguenta naquela temperatura e muda ao aquecer ou resfriar. A absoluta é a massa de vapor por volume de ar, em g/m³; a razão de umidade, em g/kg de ar seco, é a medida que não muda sem condensação.