Umidade do Ar

Prévia do material em texto

2/24/2015
1
CLIMATOLOGIA E METEOROLOGIA 
Umidade do Ar
UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL
Prof. ALBERT WELZEL
Umidade do Ar
A água é a única substância que ocorre nas três fases na
atmosfera. A água na atmosfera e suas mudanças de fase
desempenham papel importantíssimo em diversos processos
físicos naturais:
� Transporte e distribuição de calor (ciclo hidrológico)
� Absorção de comprimentos de onda da radiação solar e 
terrestre (efeito estufa natural)
� Evaporação/Evapotranspiração (consumo de energia)
� Condensação/Orvalho (liberação de energia)
2/24/2015
2
Conteúdo de vapor d´água no ar
a. Pressão parcial
e – pressão de vapor d´água no ar
es – pressão de saturação de vapor d´água no ar
(es – e) – déficit de saturação
Consultar Tabelas 39.1 e 39.2 de TUBELIS, NASCIMENTO (1993).
b. Umidade absoluta
Corresponde à massa d´água existente na unidade de volume de ar.






+
=
273
.288
t
e
d
d – umidade absoluta (g/m3)
e – pressão de vapor d´água (mmHg)
t – temperatura do ar (oC)
Utilizando-se es na equação, calcula-se o valor de umidade 
absoluta de saturação (ds).
2/24/2015
3
Utilizando-se os conceitos de pressão de vapor e umidade
absoluta, calcula-se a umidade relativa (UR):
ss d
d
e
e
UR 100100(%) ==
e – pressão de vapor d´água no ar
es – pressão de saturação de vapor d´água no ar
d – umidade absoluta (g/m3)
ds – umidade absoluta de saturação (g/m3)
Ponto de orvalho
A medida que se resfria o ar, sob pressão constante, a sua
pressão de saturação (es) de vapor d´água diminui. Quando esse
valor se torna igual à pressão de vapor d´água no ar (e), ocorre a
saturação. A temperatura, cuja pressão de saturação é igual à
pressão de vapor d´água no ar, é denominada de temperatura
de orvalho (to).
2/24/2015
4
Medição da umidade do ar
Conjunto 
Psicrômétrico ou 
Psicrômetro
tbutbs
Depressão psicrométrica = tbs – tbu
tbs – temperatura de bulbo seco
tbu – temperatura de bulbo úmido
A umidade do ar deve ser
medida à sombra, em local
ventilado e protegido da
precipitação.
Medição da umidade do ar
Higrômetro
Termohigrômetro
2/24/2015
5
Medição da umidade do ar
Termohigrógrafo mecânico
O higrógrafo mecânico, normalmente associados ao termógrafo bimetálico,
usa como elemento sensor, para umidade do ar, o cabelo humano, o qual tem
a propriedade de se dilatar e contrair em função da umidade do ar.
Umidade relativa do ar
Temperatura do ar
Medição da umidade do ar
Psicrômetro Assman
Considerado padrão para a medida da umidade do ar
2/24/2015
6
Sensor capacitivo de UR
Esse sensor é empregado nas estações meteorológicas automáticas. O
sensor constitui-se de um filme de polímero que ao absorver vapor
d´água do ar altera a capacitância de um circuito ativo. Requer calibração
e limpeza periódicas.
Cálculo da umidade do ar
O instrumento de referência para cálculo da umidade do ar é o 
psicrômetro de aspiração.
).( bubssu ttee −−= γ
a. Método analítico
Determinado a partir das leituras psicrométricas:
e – pressão de vapor d´água (mmHg)
esu – pressão de saturação de vapor d´água na temperatura de bulbo 
úmido (mmHg)
γ – constante psicrométrica (oC-1). Para psicrômetro com aspiração γ
γ=0,067kPa. oC-1; e para psicrômetro sem aspiração γ=0,081 kPa oC-1.
tbs – temperatura de bulbo seco (oC)
tbu – temperatura de bulbo úmido (oC)
1 atm = 760 mmHg = 1013,3 mb = 1013,3 hPa = 101,33 kPa
2/24/2015
7
Cálculo da umidade do ar
b. Método tabular
Uso de tabelas psicrométricas, que fornecem a umidade
relativa do ar em função da temperatura do termômetro de
bulbo úmido (tbu) e a depressão psicrométrica.
Tabela 41.1 é destinada aos psicrômetros aspirados.
Tabela 41.2 é destinada aos psicrômetros não aspirados.
Etapas:
a) Obter tbs e tbu
b) Calcular a depressão psicrométrica = tbs – tbu (oC)
c) Pode-se obter a pressão de vapor d´água
d) ou a umidade absoluta
ss d
d
e
e
UR 100100(%) ==
273
288
+
=
t
e
d
Cálculo da umidade do ar
c. Método gráfico
Utilizando-se um ábaco, denominado de gráfico psicrométrico,
determina-se a umidade do ar em função de leituras de um
psicrômetro não aspirado.
Para altitudes <300m o gráfico é de utilização direta. Em
altitudes superiores a umidade relativa deve sofrer correção
de altitude pelo uso da Tabela 41.3 para cálculo da pressão de
vapor d´água e da umidade do ar.
2/24/2015
8
)]3,237/5,7[(
10.611,0 arar
tt
se
+= (kPa)
O gráfico psicrométrico expressa a relação positiva
entre a temperatura do ar e a pressão de vapor,
mostrando quanto de vapor o ar pode reter para
determinada temperatura do ar. A curva que mostra a
relação entre tar e “e” pode ser expressa pela seguinte
equação:
Essa equação é denominada de Equação de
Tetens, que determina o valor da pressão de vapor
para qualquer temperatura do ar. Caso se deseje
calcular “e” em outras unidades, o valor 0,611 deve
ser substituído por 4,58 para mmHg ou 6,11 para
milibar (mb).
)]3,238/27,17[(
exp.61078,0 arar
tt
se
+=
ou
em oC
em (g de vapor / g de ar)
em (kPa)
em (g/m3)
em (g/m3)
Déficit de saturação do ar
Temperatura do ponto de orvalho
Razão de mistura
Umidade absoluta
Umidade de saturação
)]t,/()t,[(
s
arar.,e
+= 323757106110
).( bubss ttee −−= γ
),/elog(,
),/elog(.,
to
611057
61103237
−
=
eP
e,
w
atm −
∗
=
6220






+
∗=
bst
e
d
273
2168






+
∗=
bs
stbs
s
t
e
d
273
2168
100/)eUR(e tbu∗=eee s −=∆
2/24/2015
9
f) to = 237,3 * log (e/0,611) / 7,5 – log (e/0,611) em oC
to = 237,3 * log (2,156kPa/0,611) / 7,5 – log (2,156kPa/0,611) = 18,7oC
g) w = (0,622 * e) / (Patm – e) em (g de vapor / g de ar)
w = (0,622 * 2,156kPa) / 100kPa - 2,156kPa = 0,01367 g vapor/g ar
c) e = estbu - 0,081(tbs-tbu) = 2,64 - 0,081(28-22) = 2,156kPa
d) UR= e/estbs= 2,156kPa/3,77kPa = 57,2%
e) ∆e = estbs – e em (kPa); ∆e = 3,77 - 2,156 = 1,614 kPa
h) d = 2168 [e / (273 + tbs)] em (g/m3)
d = 2168 [e / (273 + 28)] = 2168 [2,156/(273+28)] = 15,5 g/m3
i) ds= 2168 [estbs / (273 + tbs)] em (g/m3)
ds = 2168 [3,77 / (273 + 28)] = 27,15g/m3
Déficit de saturação do ar
Temperatura do ponto de orvalho
Razão de mistura
Umidade absoluta
Umidade de saturação
Exemplo: tbs= 28oC, tbu=22oC e P=100kPa (psicrômetro não ventilado)
kPaestbs 77,310.611,0
)]283,237/28.5,7[( == +
)]3,237/.5,7[(10.611,0 tbutbustbue
+=
)]3,237/.5,7[(10.611,0 tbstbsstbse
+=
kPaestbu 64,210.611,0
)]223,237/22.5,7[( == +
a)
b)
estbs = pressão de vapor de saturação em bulbo seco
estbu = pressão de vapor de saturação em bulbo úmido
e = pressão de vapor na temperatura de bulbo secoe = pressão de vapor real
Gráfico Psicrométrico 
Pressão Atm = 101,33 kPa
P
re
s
s
ã
o
 d
e
 v
a
p
o
r 
(e
, 
k
P
a
)
R
a
z
ã
o
 d
e
 M
is
tu
ra
 (
k
g
 v
a
p
o
r 
/ 
k
g
 d
e
 a
r 
s
e
c
o
)
Temperatura do bulbo seco (oC)
2/24/2015
10
Gráfico Psicrométrico
Temperaturas Normais 
Pressão Atm = 101,325 kPa
Gráfico Psicrométrico 
Pressão atm = 101,33 kPa
P
re
s
s
ã
o
 d
e
 v
a
p
o
r 
(e
, 
k
P
a
)
R
a
z
ã
o
 d
e
 M
is
tu
ra
 (
k
g
 v
a
p
o
r 
/ 
k
g
 d
e
 a
r 
s
e
c
o
)
Temperatura do bulbo seco (oC)
e = 2,2 kPa
es = 3,8 kPa
∆∆∆∆e = 1,6 kPa
tbs = 28
oC
tbu = 22
oC
to = 19
oC
Mistura = 0,014 kgvapor/kg de ar seco
UR ~ 60%
es
e
2/24/2015
11
Variação diária da umidade do ar
Comportamento diário da UR, pressão de vapor d´água e 
temperatura do ar.
Variação anual da umidade do ar
Comportamento anual da umidade relativa, cobertura do céu e 
precipitação em Terezina (PI)
2/24/2015
12
Variação anual da umidade do ar
Comportamento anual da umidade relativa em seis estados brasileiros
Variação anual da umidade do ar
Isoigras anuais no Brasil
2/24/2015
13
Cálculo da Umidade Relativa média do ar
URmed = (UR9h + URmáx + URmín + 2.UR21h) / 5
Estação Convencional
INMET
Valores
Extremos URmed = (URmáx + URmín) / 2
Higrógrafo URmed = (Σ URi) / 24
URi é a umidade relativa do ar
medida a cada intervalo de 1
hora e 24 é o total de
observações feitas ao longo de
um dia
Cálculo da Umidade Relativa média do ar
URmed = (Σ URi) / n
Estação Automática
Real
URi é a umidade relativa do ar
medida a cada intervalo de tempo
e n é o total de observações
feitas ao longo de um dia
2/24/2015
14
Em função disso, afeta vários aspectos relacionados à
agricultura, silvicultura, pecuária e conservação de
alimentos:
� Conforto animal
� Consumo hídrico das plantas
� Relação plantas-doenças/pragas
� Armazenamento de produtos
� Incêndios florestais
Encontra aplicação também em conforto ambiental.
Importância da Umidade Relativa do Ar
DPM é o tempo em que as superfícies vegetais
(folhas, frutos, flores e colmo) se apresentam com
molhamento, originado principalmente pela
condensação de orvalho. Essa variável é de
extrema importância no contexto da fitossanidade
vegetal, já que é fundamental para o
desenvolvimento do processo infeccioso de
doenças fúngicas e bacterianas.
A DPM, portanto, tem relação
direta com a umidade do ar, já
que somente haverá
condensação quando a umidade
relativa estiver próxima da
saturação. A DPM pode ser
medida por sensores ou
estimada em função do tempo
(número de horas) em que a UR
estiver acima de 90%.
Lesões causadas por 
doenças em folhas e 
frutos
Determinação da Duração do Período de Molhamento (DPM)
2/24/2015
15
Medida da Duração do Período de Molhamento (DPM)
Utilização de sensores eletrônicos, cujo princípio é baseado na redução da
resistência entre eletrodos, quando existe a presença de água na forma líquida.
Esses sensores podem simular uma folha ou, então, serem instalados diretamente
no tecido vegetal em que se deseja monitorar essa variável.
Folha artificial 
– sensor plano Folha artificial – sensor cilíndrico
Sensor para caule e folhas
Sensor para gramado
Medida da Duração do Período de Molhamento (DPM)
2/24/2015
16
DPM=8h DPM=10h DPM=17h DPM=11hDPM=17h
90%NHURDPM >=
Estimativa da Duração do Período de Molhamento (DPM)
O método mais comum para a estimativa da DPM é por meio do Número de
Horas com UR maior que 90% (NHUR>90%). Esse método aplica-se bem para
climas úmidos, como os estados do Sul e Sudeste. No entanto, para clima semi-
áridos é necessário se reduzir o limiar para se considerar a superfície de orvalho.
Orvalho - Período de Molhamento (DPM)
2/24/2015
17
A umidade relativa alta é uma das causas de
crescimento de ácaros, fungos e bactérias. Também
contribui a presença de nutrientes e locais para se
desenvolverem (partículas, recessos onde estejam
mais protegidos das práticas de limpeza e
higienização). Materiais como carpetes podem servir
como fontes secundárias, absorvendo COV e
particulados e liberando-os posteriormente; também
são excelentes "criadouros" para microrganismos.
Fatores físicos, tais como umidade relativa, ruído e
luz, podem também contribuir para agravar os
sintomas de Síndrome de Edifícios Doentes (SED).
Umidade Relativa – Ambientes Internos
Ergonomia
17.5. Condições ambientais de trabalho
17.5.1. As condições ambientais de trabalho devem estar adequadas às
características psicofisiológicas dos trabalhadores e à natureza do trabalho a ser
executado.
17.5.2. Nos locais de trabalho onde são executadas atividades que exijam
solicitação intelectual e atenção constantes, tais como: salas de controle,
laboratórios, escritórios, salas de desenvolvimento ou análise de projetos, dentre
outros, são recomendadas as seguintes condições de conforto:
a) níveis de ruído de acordo com o estabelecido na NBR 10.152, norma brasileira
registrada no INMETRO; (117.023-6 / I2)
b) índice de temperatura efetiva entre 20oC (vinte) e 23oC (vinte e três graus
centígrados); (117.024-4 / I2)
c) velocidade do ar não superior a 0,75m/s; (117.025-2 / I2)
d) umidade relativa do ar não inferior a 40 (quarenta) por cento. (117.026-0 / I2)
Umidade Relativa – Saúde Ocupacional
2/24/2015
18
Umidade Relativa – Saúde Ocupacional
Norma ISO 8573.1 / 1992
A técnica informa que a Vigilância Ambiental inclusive realizou um levantamento da umidade
relativa do ar média em Cuiabá durante 2008 e, apesar de que em 76% dos Boletins da Qualidade
do Ar a umidade esteve entre os padrões aceitáveis ou ideais (de 30% a 60% segundo a
Organização Mundial de Saúde), a população deve tomar alguns cuidados no período de
estiagem.
“É importante alertar que neste período frequentemente ocorrem dias com baixa umidade do ar e
com agravamento dos focos de calor e a emissão de poluentes é comum ocorrerem complicações
respiratórias devido ao ressecamento das mucosas, podendo provocar sangramento pelo nariz,
ressecamento da pele e irritação dos olhos”, frisa a bióloga.
Por isso ela ressalta algumas medidas de prevenção que podem ser tomadas pela população
nesse período:
- Quando a umidade relativa do ar estiver entre 20 e 30%, é melhor evitar exercícios físicos ao ar
livre entre 10 e 16 horas; umidificar o ambiente através de vaporizadores, toalhas molhadas,
recipientes com água, umidificação de jardins etc; sempre que possível permanecer em locais
protegidos do sol ou em áreas arborizadas.
- Se a umidade estiver entre 20 e 12%, é recomendável suspender exercícios físicos e trabalhos
ao ar livre entre 10 e 16 horas; evitar aglomerações em ambientes fechados; e seguir as
orientações anteriores.
- Se a umidade for menor do que 12% é preciso interromper qualquer atividade ao ar livre entre 10
e 16 horas; determinar a suspensão de atividades que exijam aglomerações de pessoas em
recintos fechados; manter umidificados os ambientes internos, principalmente quartos de crianças,
hospitais etc.
Além dessas medidas, acrescenta Lidiane Ximenes, é recomendável usar colírio ou soro fisiológico
ou água boricada para os olhos e narinas e beber muita água. “A população pode verificar como
está a umidade do ar em nosso município acessando no site oficial da Prefeitura Municipal de
Cuiabá o Boletim da Qualidade do Ar emitido pela Vigilância em Saúde Ambiental”, conclui a
bióloga.
2/24/2015
19
Baixa Umidade - Provoca
• Mal estar
• Cansaço
• Desânimo
• Dor de cabeça
• Irritação no nariz e garganta
• Sangramento no nariz
• Doenças respiratórias
Qualidade do ar
Uma instalação de ar comprimido não precisa apenas fornecer ar na pressão
e vazão necessárias aos equipamentos consumidores. É preciso também
assegurar a qualidade. A umidade do ar da atmosfera está presente em forma
de água na rede do ar comprimido. Compressores nos quais óleo de
lubrificação tem contato com o ar em compressão sempre fornecem ar com
alguma contaminação por óleo, o que é de difícil remoção.
Portanto, pode-se dizer que a qualidade do ar depende do tipo de compressor
e da existência de outros equipamentos para filtrar e/ou remover substâncias
indesejáveis. E a qualidade pode ser classificada em quatro níveis a seguir
descritos.
• Ar de respiração: hospitais, cilindros para mergulho, respiradores
industriais para trabalhos de pintura, jato de areia e similares.
• Ar de processo: indústria eletrônica,de alimentos, farmacêutica.
• Ar de instrumentos: laboratórios, pinturas e revestimentos.
• Ar industrial: ferramentas pneumáticas e uso geral.
Basicamente, os teores de contaminação por poeiras, água e óleo definem o
nível de qualidade. Mais informações são dadas nos tópicos relativos aos
equipamentos que têm influência nesse aspecto.
2/24/2015
20
Processos psicrométricos
• Aquecimento
• Umidificação
• Resfriamento e Desumidificação
• Mistura de dois fluxos de ar
• Insuflamento no ambiente
Local onde ocorre a menor precipitação 
pluviométrica
Região de Antofagasta, Deserto do Atacama, Chile: a
quantidade de chuva que cai por ano é inferior a
1mm. Há locais na região onde nunca houve
registro de nenhuma gota de chuva. Imagine as
crianças que crescem nessa localidade: muitas nunca
viram chuva na vida.
A região só não é completamente seca porque em
muitas localidades se utilizam coletores de nevoeiro. O
nevoeiro na região é tão importante que possui um
nome específico para designar o nevoeiro da região:
Camanchaca.
2/24/2015
21
As nuvens do nevoeiro passam por redes como esta. As
gotículas das nuvens condensam nas redes e escorrem
para um reservatório. Essa água então é usada para o
consumo e para a irrigação.