Psicrometria na Agrometeorologia

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Agrometeorologia
PsicRometria
Agrometeorologia
PsicRometria
1. Introdução
➢ Psicrometria: originada do grego psicro (frio) e metria (medida).
➢ Estuda a quantificação do vapor d’água em determinado ambiente.
➢No caso da Agrometeorologia, esse ambiente é o ar atmosférico.
1. Introdução
➢ Importância da quantificação do vapor d'água na atmosfera:
❑Estudos de conforto térmico de seres humanos e animais;
❑Dimensionamento de sistemas de climatização para instalações de
produção vegetal e criação de animais;
❑Estimativa do tempo e da energia requerida para a secagem de
produtos agrícolas e florestais;
❑Controle da umidade do ar em unidades de armazenamento de
frutas, hortaliças, grãos e madeiras;
❑Estudos de doenças e pragas de interesse agrícola e florestal;
❑Monitoramento do risco de incêndios florestais.
1. Introdução
1.1. Bases conceituais
➢ Suponha alguns recipientes de volume igual (o formato não importa).
➢ Admita que em cada recipiente esteja contido um único tipo de
componente, com conteúdos diferentes entre recipientes, todos à
mesma temperatura constante (T).
➢Cada componente exerce no recipiente que o contem uma pressão
uniforme nas paredes internas.
1. Introdução
1.1. Bases conceituais
➢ Se fosse possível transferir todos os componentes para um único
recipiente de volume igual a todos os outros, mantendo-se a
temperatura constante (T), qual seria a pressão total exercida pelos
componentes neste recipiente?
1. Introdução
1.1. Bases conceituais
➢Caso todos os componentes se comportem como Gases Ideais, a
pressão total exercida será o somatório da pressão parcial dos
componentes individuais (Lei de Dalton).
➢Gás Ideal: é aquele que não interage com os demais componentes.
Assim, não ocorrem reações químicas ou choques entre os
componentes, implicando que o deslocamento seja infinito.
1. Introdução
1.1. Bases conceituais
➢Com base na Lei de Dalton, a pressão total exercida pelos
componentes no recipiente será:
1. Introdução
1.2. Atmosfera terrestre
➢Composição de gases
1. Introdução
1.2. Atmosfera terrestre
➢Com base na Lei de Dalton e admitindo que os gases da atmosfera se
comportem como gases ideais, a pressão atmosférica total será:
1. Introdução
1.2. Atmosfera terrestre
➢Na psicrometria, os constituintes atmosféricos podem ser divididos em
ar seco e vapor d'água.
2.1. Considerações iniciais
➢ Suponha um recipiente de volume (V) que contenha apenas ar seco à
temperatura constante (T).
2. Quantificação do vapor d'água na atmosfera
2.1. Considerações iniciais
➢ Admita que nesse recipiente (ambiente) seja colocado um frasco com
água no estado líquido.
➢O que acontecerá com a água contida no frasco?
2. Quantificação do vapor d'água na atmosfera
2.1. Considerações iniciais
➢ A evaporação é a mudança de estado da água (líquido para gasoso).
➢ É possível acrescentar vapor d'água indefinidamente no ambiente?
2. Quantificação do vapor d'água na atmosfera
2.1. Considerações iniciais
➢Qual o limite máximo de vapor d'água que pode ser acrescentado no
ambiente?
➢ Esse valor máximo ocorre quando a evaporação e a condensação
entram em equilíbrio.
➢ Essa condição é denominada de saturação.
2. Quantificação do vapor d'água na atmosfera
2.2. Ar saturado
➢ Saturação do ambiente com vapor d'água.
2. Quantificação do vapor d'água na atmosfera
2.2. Ar saturado
➢ A quantidade de vapor d'água no ambiente, em condição de
saturação, pode ser modificada aumentando-se a temperatura do ar.
2. Quantificação do vapor d'água na atmosfera
2.2. Ar saturado
➢ Em condição de saturação, a pressão exercida pelo vapor d'água em
um ambiente pode ser obtida por meio da equação de Tetens (1930).
2. Quantificação do vapor d'água na atmosfera
2.2. Ar saturado
➢ Pressão de saturação exercida pelo vapor d'água (es)
2. Quantificação do vapor d'água na atmosfera
2.2. Ar saturado
➢ E quando o ar não está saturado com o vapor d'água?
➢Como proceder para determinar a pressão parcial (atual) exercida pelo
vapor d'água nesta condição?
➢ Para responder a este questionamento, é necessário saber como
funciona o equipamento básico da psicrometria:
➢ PSICRÔMETRO
2. Quantificação do vapor d'água na atmosfera
2.3. Psicrômetro
➢ É um equipamento simples constituído por dois termômetros idênticos
dispostos paralelamente, sendo um com o bulbo seco e outro com o
bulbo molhado (envolto por um tecido de algodão).
2. Quantificação do vapor d'água na atmosfera
2.3. Psicrômetro não-aspirado e aspirado (ventoinha)
2. Quantificação do vapor d'água na atmosfera
2.3. Psicrômetro aspirado (manual)
2. Quantificação do vapor d'água na atmosfera
2.3. Psicrômetro
➢ A partir do psicrômetro, é possível determinar a pressão parcial (atual)
exercida pelo vapor d'água em condição de não saturação.
2. Quantificação do vapor d'água na atmosfera
3.1. Densidade do vapor d'água ou umidade absoluta (rv)
➢ É a massa de vapor d'água contida em uma unidade de volume.
T = Temperatura em Kelvin
3. Variáveis psicrométricas
3.2. Umidade relativa do ar (UR)
➢ É a relação entre a quantidade de vapor d'água presente no ambiente
e a quantidade de vapor d'água que prevaleceria em condição de
saturação, à mesma temperatura.
UR em porcentagem (%)
3. Variáveis psicrométricas
Exemplo
t = 25ºC
tu = 20ºC
P = 95,0 hPa
V = 1000 m3
3.2. Variabilidade diária da umidade relativa do ar
3. Variáveis psicrométricas
3.3. Temperatura do ponto de orvalho (tpo)
➢ É a temperatura na qual a saturação ocorreria se o ar fosse resfriado à
pressão constante, sem adição ou remoção de vapor d'água no ar.
tpo em graus Celsius (°C)
3. Variáveis psicrométricas
Considerando um psicrômetro aspirado (A = 6,7 x 10-4 °C-1) e os dados
apresentados no quadro abaixo, resolva as questões enumeradas de 1 a 6.
Horário Pressão atmosférica (hPa) t (°C) tu (°C)
09:00 horas 939,2 18,6 16,0
15:00 horas 935,6 23,6 17,3
21:00 horas 938,0 16,7 15,3
1. Para cada o horário apresentado, calcule a pressão parcial exercida pelo
vapor d'água e preencha o quadro abaixo.
Horário Patm (hPa) t (°C) tu (°C) esu (hPa) e (hPa)
09:00 horas 939,2 18,6 16,0
15:00 horas 935,6 23,6 17,3
21:00 horas 938,0 16,7 15,3
4. Exercícios (método analítico)
1. Para cada o horário apresentado, calcule a pressão parcial exercida pelo
vapor d'água e preencha o quadro abaixo.
Horário Patm (hPa) t (°C) tu (°C) esu (hPa) e (hPa)
09:00 horas 939,2 18,6 16,0
15:00 horas 935,6 23,6 17,3
21:00 horas 938,0 16,7 15,3
4. Exercícios (método analítico)
21,24
29,12
19,01
19,78
25,04
18,13
𝑒𝑠𝑢 = 6,1078*10
7,5∗𝑡
237,30+𝑡𝑢
𝑒𝑠𝑢 = 6,1078*10
7,5∗18,6
237,30+18,6
𝑒𝑠𝑢 = 6,1078*100,5451
𝑒𝑠𝑢 = 21,24 hPa
𝑒 = 𝑒𝑠𝑢 - A * P * (t - tu) 
𝑒 = 21,24 – 6,7 * 10-4 * 939,2 * (18,6 - 16) 
𝑒 = 21,24 – 1,636 
𝑒 = 19,78hPa 
2. Para cada o horário apresentado, calcule a densidade absoluta do vapor
d'água (umidade absoluta) e preencha o quadro abaixo.
Horário t (°C) e (hPa) rvapor (gvapor m-3)
09:00 horas 18,6
15:00 horas 23,6
21:00 horas 16,7
17,74
22,08
16,36
𝑈𝐴 = 𝑃𝑣= 261,68*
𝑒
𝑇
𝑔𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 ∗ 𝑚−3
𝑃𝑣= 261,68 * 
19,78
273,15+18,6
(𝑔𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 ∗ 𝑚−3)
𝑃𝑣= 17,74 𝑔𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 ∗ 𝑚−3
19,78
25,04
18,13
3. Para cada o horário apresentado, calcule a umidade relativa do ar e
preencha o quadro abaixo.
Horário t (°C) es (hPa) e (hPa) UR (%)
09:00 horas 18,6
15:00 horas 23,6
21:00 horas 16,7
93,13
85,98
95,37
UR= 
𝑒
𝑒𝑠
100
21,24
29,12
19,01
19,78
25,04
18,13
4. Para cada o horário apresentado, calcule a temperatura do ponto de
orvalho e preencha o quadro abaixo.
Horário e (hPa) tpo (°C)
09:00 horas
15:00 horas
21:00 horas
17,32
21,11
15,95
𝑇𝑝𝑜= 
186,4905 −237,3 𝑙𝑜𝑔𝑒
𝑙𝑜𝑔𝑒 −8,2859
19,78
25,04
18,13
5. Considerando que a massa de ar às 21:00 horas absorvesse 5 gvapor m-3,
mantendo a mesma temperatura. Determine a nova temperatura do ponto
de orvalho.
20,95 = 216,68 * 
𝑒
273,15+16,7
𝑃𝑣=216,68 * 
𝑒
𝑇
Horário t (°C) e (hPa) rvapor (gvapor m-3)
21:00 horas 16,7 18,13 15,95
21:00 horas 16,7 e ? 15,95 + 5 = 20,95
𝑒 = 28,02hPa 
𝑇𝑝𝑜= 
186,4905 −237,3 𝑙𝑜𝑔𝑒
𝑙𝑜𝑔𝑒 −8,2859
𝑇𝑝𝑜= 
186,4905 −237,3 log(28,02)
log(28,02) −8,2859
𝑇𝑝𝑜= 22,95 °C
6. Com base no resultado do exercício 5, calcule quanta água (g m-3) irá
condensar se a temperatura do ar, medida pelo termômetro de bulbo seco,
reduzir para 14°C.
∆ = 20,95 – 12,06
∆ = 8,89 gvapor m-3
𝑒𝑠𝑢 = 6,1078*10
7,5∗𝑡𝑢
237,30+𝑡𝑢
𝑒𝑠𝑢 = 6,1078*10
7,5∗14
237,30+14
𝑒𝑠𝑢 = 6,1078*100,4172
𝑒𝑠𝑢 = 15,98 hPa
𝑈𝐴 = 𝑃𝑣= 261,68*
𝑒
𝑇
𝑔𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 ∗ 𝑚−3
𝑃𝑣= 261,68 * 
15,98
273,15∗14
(𝑔𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 ∗ 𝑚−3)
𝑃𝑣= 12,06 𝑔𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 ∗ 𝑚−3
Pressão de Saturação Densidade Absoluta
Quantidade de água (gm-3)
5.1. Termohigrógrafo
5. Instrumentos de medida da umidade do ar
5.2. Termohigrômetro
5. Instrumentos de medida da umidade do ar
Carta 
Psicrométrica
Psicrometría- Carta Psicrométrica
Psicrometría- Carta Psicrométrica
Psicrometría- Carta Psicrométrica
Umidade 
absoluta 
= g/kg
Psicrometría- Carta Psicrométrica
Psicrometría- Carta Psicrométrica
Ponto de condensação: 
T. de ponto de 
orvalho
Psicrometría- Carta Psicrométrica
Entalpia = é a quantidade de energia contida no ar úmido por unidade de 
peso do ar seco acima de uma temperatura de referência.
Psicrometría- Carta Psicrométrica
Tu
Umidade 
absoluta 
g/kg
T ponto de 
orvalho
Ponto de 
estado
Horário Pressão atmosférica (hPa) t (°C) tu (°C)
09:00 horas 939,2 18,6 16,0
15:00 horas 935,6 23,6 17,3
21:00 horas 938,0 16,7 15,3