A SMACNA já publicou anteriormente um artigo sobre os conceitos básicos de Psicrometria do Ar. Neste artigo, vamos nos aprofundar em um conceito fundamental dentro da psicrometria: a Umidade do Ar.
No cotidiano, frequentemente nos referimos à umidade em termos de “Umidade Relativa”, que varia de 0 a 100%. Existem outras maneiras de analisar a umidade do ar, especialmente quando estamos interessados em processos como umidificação ou desumidificação. Nesses casos, é mais útil adotar a leitura de “Umidade Absoluta”.
Mas, qual a diferença entre Umidade Relativa e Absoluta?
Como explicado no artigo de Psicrometria (consulte na seção de Artigos do site da SMACNA), o ar é uma mistura de gases, incluindo oxigênio, nitrogênio, dióxido de carbono e vapor d’água solubilizado. Na natureza, algumas misturas não têm limite de concentração, como água e álcool líquidos, que podem ser misturados em qualquer proporção. Outras têm limites de concentração, como um café com açúcar. O café quente pode absorver até um certo limite de açúcar, que se dissolve completamente no estado líquido. O excesso de açúcar que o café não absorve, por exceder o limite máximo, se deposita no fundo do copo e permanece em estado sólido. Esse limite de solubilidade, como no caso da água com açúcar, depende da temperatura do meio. Quanto mais quente, maior a capacidade de absorver materiais solúveis. E quanto mais frio, menor essa capacidade.
O ar que respiramos se comporta de maneira semelhante. Ele possui uma capacidade limitada de absorver vapor d’água solubilizado, que aumenta com a temperatura. Esse limite é sempre de 100%, representando a capacidade máxima de reter vapor d’água, dependendo da temperatura. Podemos representar isso em um gráfico de Temperatura vs Umidade, sempre mostrando esse limite.
No eixo vertical (y), temos a Umidade Absoluta, que indica a quantidade total de vapor d’água no ar em termos absolutos, em gramas de água por quilograma de ar seco. Por exemplo, a 20°C (altitude de 800 m), a capacidade máxima de absorver água é de 16,2 g/kg de ar. Se o ar a 20°C possui 50% de Umidade Relativa, significa que contém metade dessa capacidade máxima. Portanto, 50% de 16,2 g/kg é 8,1 g/kg.
Aquecendo o ar para 35°C, a capacidade máxima aumenta para 40,5 g/kg, um aumento significativo. Ao resfriar, essa capacidade diminui rapidamente; a 5°C, por exemplo, a capacidade máxima é de apenas 6 g/kg.
Com esses conceitos em mente, podemos entender como a umidade do ar afeta nosso dia a dia. No inverno ou em dias frios, a capacidade de reter umidade é baixa, levando a níveis relativos de umidade mais altos. Em São Paulo, por exemplo, a umidade relativa pode atingir cerca de 80% nos momentos mais frios, mesmo com umidade absoluta relativamente baixa, resultando em pele, olhos e lábios ressecados.
No verão, ocorre o oposto. Com alta capacidade de retenção de vapor d’água, a umidade relativa pode cair para 30% ou até 20% nos picos de temperatura. Isso não significa que o ar está “seco”; na verdade, ele possui uma grande capacidade de solubilizar água, com a umidade absoluta representando apenas uma fração dessa capacidade máxima.
A figura abaixo ajuda a visualizar esse conceito:
O ar a uma temperatura T1 retém 04 unidades de água e poderia reter até 08 unidades, resultando em 50% de Umidade Relativa. Ao ser resfriado, seu limite de solubilização máximo diminui para 03 unidades, levando à rejeição de 01 unidade de água. Nessa condição, a umidade relativa é de 100%, apesar da quantidade absoluta de água solubilizada ser menor.
Por curiosidade, podemos nos perguntar: onde há mais umidade absoluta, no deserto do Saara a 40°C e 13% de Umidade Relativa, ou em Teresópolis-RJ a 7°C e 95% de Umidade Relativa? Consultando a carta Psicrométrica, veríamos que ambos os locais têm a mesma Umidade Absoluta, cerca de 6g de água por 1 kg de ar seco.
Como mostrado, a Umidade Relativa depende da temperatura do ar e é fundamental nos processos de transformação de umidade realizados nos sistemas de HVAC.
A SMACNA é uma referência em publicações de HVAC, com empresas associadas preparadas para análises complexas no setor.