Psychrometrics é o estudo das propriedades físicas e térmicas das misturas de ar e vapor de água. A capacidade do ar para absorver o calor e a humidade depende das suas características. Sete características físicas e térmicas são utilizadas para descrever misturas de ar e vapor de água. Uma compreensão destas características e das suas relações mútuas ajudará a compreender melhor os princípios de ventilação.
As sete propriedades físicas e térmicas são:
| Dry-temperatura do bulbo | °F |
| Rácio de humidade | lb H20/lb ar seco |
| Humidade relativa | % |
| Enthalpy | BTU / lb ar seco |
| Dew-point temperature | °F |
| Wet-bulbo temperatura | °F |
| ft3/lb ar seco |
A inter-relação entre o ar e a humidade que contém fornece a base para a manutenção de um ambiente adequado. As sete propriedades acima referidas são utilizadas para descrever os princípios de ventilação. Um gráfico psicrométrico é uma forma conveniente de descrever graficamente as inter-relações entre as sete propriedades físicas e térmicas. Conhecer quaisquer dois dos valores psicométricos define os outros cinco valores.
O QUE É UMA ‘BTU’?
Uma Unidade Térmica Britânica (BTU) é a quantidade de energia térmica necessária para elevar a temperatura de um quilo de água em 1°F. Esta é a medida padrão utilizada para declarar a quantidade de energia que um combustível tem, bem como a quantidade de produção de qualquer dispositivo gerador de calor, incluindo galinhas numa capoeira.
Todos os materiais combustíveis têm uma classificação BTU. Por exemplo, o propano tem cerca de 15.000 BTUs por libra e a madeira (seca) tem cerca de 7.000 BTUs por libra.
Embora ainda seja utilizado ‘não oficialmente’ em alguns países de língua inglesa métrica (como o Canadá, os EUA e o Reino Unido), a sua utilização diminuiu ou foi substituída noutras partes do mundo. Em contextos científicos, a BTU foi largamente substituída pelo sistema internacional de unidades (SI abreviado do francês Le Système International d’Unités) de energia, o joule (J), embora possa ser utilizado como medida de produção de energia agrícola (BTU/kg).
Temperatura do bulbo seco é a temperatura regular medida utilizando um termómetro comum ou outro sensor de temperatura. Descreve quão quente ou frio o ar está. A temperatura é geralmente medida em graus Fahrenheit (°F) ou graus Celsius (°C) (ver Figura 7.2 abaixo para conversões). Por vezes abreviado ‘db’.
Figure 7.2 – Comparação das escalas de temperatura Celsius e Fahrenheit num termómetro de bolbo seco
Rácio de humidade é uma característica muito importante do ar, embora não seja vulgarmente utilizado fora da engenharia. A taxa de humidade descreve a capacidade de retenção da humidade do ar. Não há uma forma comum de medir directamente a taxa de humidade. Os valores são muito pequenos e podem variar de 0 a 0,044319 lb H2O/lb de ar seco para ar saturado a 100°F db.
Ar saturado é ar que retém a quantidade máxima de humidade possível de reter no ar. A regra comum é que a capacidade de retenção de humidade do ar saturado duplica para cada 20°F de aumento de temperatura. Cinquenta graus de ar retém 0,0077 lb H2O/lb de ar seco, que é ligeiramente mais do dobro da capacidade de retenção de humidade a 30°F, 0,0035 lb H2O/lb de ar seco. Da mesma forma, 70°F ar mantém 0,0158 lb H2O/lb ar seco, que é cerca do dobro da capacidade de retenção de humidade de 50°F ar.
Humidade relativa é um termo vulgarmente usado para descrever a quantidade de vapor de água no ar como uma percentagem. O ar saturado está a 100% de humidade relativa (HR). Ar com 50% HR e 100°F contém metade do vapor de água do ar saturado a 100% HR e 100°F.
Enthalpy descreve o conteúdo de energia térmica (BTU/lb ar seco) da mistura de ar e vapor de água. O conteúdo de energia do ar muda se um ou ambos, ou a relação ar seco e humidade, mudarem. Portanto, a entalpia (energia) é importante não só nos processos de aquecimento e arrefecimento, mas também nos processos de humidificação e desumidificação.
Temperatura do ponto de orvalho é a temperatura a que a humidade começa a condensar a partir do ar a uma razão de humidade constante. As temperaturas de ponto de orvalho são geralmente comunicadas em boletins meteorológicos para indicar a quantidade de humidade no ar. Está directamente relacionada com a taxa de humidade. Superfícies (isto é, lados de bebidas frias com gelo, no interior das superfícies dos edifícios) a temperaturas inferiores à temperatura do ponto de orvalho do ar terão formação de condensação. A geada é condensação nas superfícies a temperaturas abaixo do ponto de orvalho. Em aviários é necessário isolamento em tempo frio para manter as paredes e tectos acima da temperatura do ponto de orvalho para evitar a condensação ou a formação de gelo.
Temperatura de bolbo húmido é uma temperatura medida por um termómetro com a lâmpada ou sensor coberto por um pavio humedecido com água num fluxo de ar em movimento (ver Figura 7.3). A temperatura do bulbo húmido é sempre inferior à temperatura do bulbo seco. A diferença entre as temperaturas de bulbo húmido e seco é importante no arrefecimento por evaporação.
Figure 7.3 – Comparação entre termómetros de bulbo seco (à esquerda) e de bulbo húmido (à direita)
volume específico é o volume em pés cúbicos ocupado por uma libra de ar seco a uma temperatura e pressão específicas de bulbo seco, expresso como pés cúbicos por minuto (CFM) a massa (libras) de ar seco a ser trocada durante a ventilação.
Calor sensível é o calor que produz uma mudança na temperatura do bulbo seco. É necessário aproximadamente 0,24 BTU para elevar uma libra de ar seco a 1°F. Aquecedores suplementares são utilizados para adicionar calor sensível ao ar para manter uma temperatura desejada.
Calor latente (de vaporização) é o calor utilizado para evaporar a água. A evaporação muda a água líquida para vapor de água. O calor latente do ar muda se e só se houver uma mudança na taxa de humidade do ar. A quantidade de energia térmica necessária para evaporar um quilo de água varia com a temperatura mas é comum usar um valor de 1,044 BTU/ lb H2O para processos envolvendo animais agrícolas.