AULA 4

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Refrigeração e climatização 
AULA 04: PSICROMETRIA 
REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO 
Aula 04: Psicrometria 
Refrigeração e climatização 
AULA 04: PSICROMETRIA 
PSICROMETRIA 
 
É o ramo da ciência dedicado à análise das propriedades 
físicas e termodinâmicas das misturas entre gases e vapor e 
suas aplicações práticas. 
Refrigeração e climatização 
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O ar ambiente é uma mistura mecânica de gases e vapor de água, resultando daí a importância da 
Psicrometria. 
Em alguns processos, a água deve ser removida do ar, e em outros adicionada. 
PSICROMETRIA UFPF 
A carta psicrométrica inter-relaciona inúmeras grandezas da mistura de ar e de vapor de água de 
grande aplicação em cálculo de refrigeração e de ar condicionado. 
 
O uso destes diagramas permite a análise gráfica de dados e processos psicrométricos facilitando 
assim a solução de muitos problemas práticos referentes ao ar, que de outro modo requerem 
soluções matemáticas mais difíceis. 
Carta psicrométrica 
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As cartas psicrométricas apresentam como coordenadas a temperatura t, no eixo das abcissas 
e a pressão de saturação do vapor da água Ps (provisoriamente) no eixo das ordenadas. 
Linha de saturação: 
B 
Temperatura em ºC 
A 
Pressão 
De 
Vapor 
dágua 
K 
Pa 
À direita da linha de saturação 
o ar não é saturado. 
Se o ponto A representa o 
estado do ar, a temperatura 
da mistura deverá ser 
reduzida até a temperatura B 
para que a condensação 
tenha início. 
Diz-se que o ar, no estado A, 
tem uma temperatura de 
orvalho B. 
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A presença de ar no vapor de água não 
altera o comportamento deste. 
 
A região de importância da carta será 
aquela limitada pelo eixos de 
coordenadas e a linha de saturação. 
 
Se o estado da mistura se dá sobre a 
linha de saturação o ar diz-se saturado, 
significando que uma redução adicional 
da temperatura causará uma 
condensação do vapor da 
água do ar. 
Temperatura em ºC 
P 
r 
e 
s 
s 
ã 
o 
 
d 
e 
 
v 
a 
p 
o 
r 
 
d 
á 
g 
u 
a 
K 
Pa 
Umidade 
relativa 
 = 0,5 
Linha de 
saturação 
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É definida como sendo a razão entre a fração molar do vapor de água, no ar úmido, e a fração 
do vapor de água, no ar saturado, a mesma temperatura ou ainda pela fórmula: 
Umidade relativa 
Temperatura em ºC 
Pressão 
de 
vapor 
dágua 
KPa 
Umidade absoluta = UA = ordenada 
Umidad
e 
absolut
a 
𝐔𝐑 = 
𝐏𝐫𝐞𝐬𝐬ã𝐨 𝐩𝐚𝐫𝐜𝐢𝐚𝐥 𝐝𝐨 𝐯𝐚𝐩𝐨𝐫 𝐝á𝐠𝐮𝐚
𝐏𝐫𝐞𝐬𝐬ã𝐨 𝐝𝐞 𝐬𝐚𝐭𝐮𝐫𝐚çã𝐨 𝐝𝐞 á𝐠𝐮𝐚 𝐩𝐮𝐫𝐚 à 𝐦𝐞𝐬𝐦𝐚 𝐭𝐞𝐦𝐩𝐞𝐫𝐚𝐭𝐮𝐫𝐚
 
1 kPa = 0.00987 atm; 1 atm = 101.325 kPa 
 
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É a massa de água contida em um Kg de ar. A determinação da umidade absoluta pode ser 
feita com a equação dos gases perfeitos: 
Umidade absoluta ou específica 
m =
P. V
R. T
 UA = 
𝒎 𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 𝒅á𝒈𝒖𝒂 
𝒎 𝒂𝒓 𝒔𝒆𝒄𝒐
 = Ps.V / Rs.T 
 Pa.V / Ra.T 
= Ps/ Rs 
 Pa/ Ra 
Como Pt = Pa + Ps  Pa = Pt - Ps 
UA = Umidade Absoluta (Kg de vapor /Kg de ar) 
V = Volume da Mistura (m3 ) 
Pt = Pressão Atmosférica (Pt) 
Pa = Pressão Parcial do Ar Seco (Pa) 
Ps = Pressão Parcial do Vapor (Pa) 
Ra = Constante de Gás do ar Seco (287 J/Kg.K) 
Rs = Constante de Gás do Vapor (461,5 J/Kg.K) 
T = Temperatura Absoluta (ºK) 
UA = 
Ps/Rs
P
t
 − Ps
R
a
 
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Introduzindo os valores teremos : 
Temperatura em ºC 
Umidade 
absoluta 
Kg/Kg 
Linha isoentálpica 
UA =0, 𝟔𝟐𝟑 
𝐏𝐬
𝐏𝐭 ;𝐏𝐬
 
𝐔𝐀 =
𝟐𝟖𝟕
𝟒𝟔𝟏, 𝟓
 
𝐏𝐬
𝐏𝐭 − 𝐏𝐬
 
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A entalpia de uma mistura de ar seco e vapor de água é a soma das entalpias dos componentes 
 
h = cp .T + UA. hg (kJ / kg) 
 
UA = umidade absoluta (kg de vapor / kg de água) 
 
cp = Calor especifico a pressão constante do ar seco = 1,0 (kJ / kg.K) 
 
T = Temperatura da mistura 
 
hg = Entalpia do vapor saturado à temperatura da mistura (kJ / kg) 
Entalpia 
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A equação dos gases perfeitos pode ser utilizada para a obtenção de volume específico sendo 
definido como o volume em m³ de mistura por Kg de ar, ou ainda, como sendo o volume em m3 de ar 
por Kg de ar seco, uma vez que os volumes ocupados pelas substâncias individualmente são: 
Volume específico 
v = 
Ra .T
Pa
 = 
Ra.T
Pt ;Ps
 (m3 /Kg) 
Ra = Constante de gás de ar seco 
Pa = Pressão parcial do ar seco 
Pt = Pressão atmosférica 
Ps = Pressão parcial do vapor 
T = Temperatura 
Temperatura em ºC 
Umidade 
absoluta 
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A temperatura do bulbo úmido depende da temperatura do bulbo seco e da umidade relativa do ar, pois é a 
medida da relação entre as temperaturas de bulbo seco e a temperatura do orvalho do ar. 
Temperatura do bulbo úmido 
Quando o ar não saturado entra em 
contato com a água, esta evaporará 
no ar a uma taxa proporcional à 
diferença de pressão, entre a 
pressão de vapor da água, e a 
pressão do vapor de água no ar. 
 
taxa x = Pva – P va no Ar 
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É a relação entre o calor sensível e o calor total do processo. 
Fator de calor sensível 
FCS = 
𝐂𝐚𝐥𝐨𝐫 𝐬𝐞𝐧𝐬í𝐯𝐞𝐥
𝐂𝐚𝐥𝐨𝐫 𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 
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A equação dos gases 
perfeitos pode ser 
utilizada para a 
obtenção de volume 
específico sendo 
definido como o volume 
em m³ de mistura por Kg 
de ar, ou ainda, como 
sendo o volume em m3 
de ar por Kg de ar seco, 
uma vez que os volumes 
ocupados pelas 
substâncias 
individualmente são: 
Processos 
I 
OA - Umidificação sem aquecimento: 
 Obtém-se através da injeção de vapor saturado. 
OB - Umidificação com aquecimento: 
 Obtém-se com a injeção de vapor superaquecido. 
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OC - Aquecimento Sensível: 
Pode ser obtido com a passagem do ar através de uma serpentina quente, 
resistências elétricas aletadas, serpentina de ar-condicionado funcionando 
em ciclo reverso, estufas etc. 
OD - Desumidificação química: 
O vapor de água é absorvido ou absorvido por uma 
substância higroscópica. 
Ex. : ClCa, sílica gel, sulfato de cobre 
OE - Desumidificação: 
É obtido com a combinação de dois processos 𝑂𝐹 e 𝑂𝐶 
𝑂G - Resfriamento sensível: 
Obtém-se com da passagem do ar em uma serpentina com temperatura 
superior ao ponto de orvalho (antes do início da condensação). 
𝑂𝐻 - Umidificação adiabática: 
É obtido com a injeção de gotículas de água em 
um sistema isolado, com a temperatura da água a temperatura de 
saturação adiabática – Câmara de Aspersão. 
𝑂𝐼 - Umidificação com aquecimento: 
É obtido com a injeção de gotículas de 
água. 
I 
serpentina de resfriamento é a 
mesma de aquecimento 
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É uma transformação termodinâmica pela qual não há troca de calor com o ambiente, apesar de haver variação 
térmica. 
 
 A energia interna se transforma em trabalho diretamente 
 
(U = Q – W; com Q = 0 , logo temos: U = -W ); 
 
O trabalho é, então, realizado às custas da energia interna do sistema. 
Transformação adiabática 
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Um dos processos psicrométricos mais frequentemente encontrado, é a mistura de duas ou mais correntes dear 
com condições iniciais diferentes, em tais casos, a condição da mistura resultante é prontamente determinada 
através do uso de uma simples comparação massa energia. 
 
Por exemplo, na figura é mostrada a mistura de m1 kg/s de ar no estado 1 com m2 kg/s de ar no estado 2. 
Mistura de duas correntes de ar 
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A mistura resultante encontra-se no estado 3, mostrado na carta psicométrica a seguir : 
 
Aplicando-se as equações de conservação de energia e de massa 
 
m1h1 + m2h2 = (m1 + m2 ) h3 
 
mostra-se que a entalpia é a média ponderada das entalpias que se misturam. 
 
Para as demais propriedades, segue-se a mesma regra da conservação de massa do qual se obtém: 
 
m1w1 + m2w2 = (m1 + m2 ) w3 
m1T1 + m2T2 = (m1 + m2 ) T3 
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Propriedade do ar e Carta Psicrométrica 
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Determine a umidade absoluta de ar com 60% de umidade relativa e uma temperatura 
de 30º C, para uma pressão barométrica padrão de 101,3 kpa. 
60% 
30º C 
𝐔𝐚 =
𝟎,𝟎𝟏𝟔:𝟎,𝟎𝟏𝟕
𝟐
 = 
0,165 = 
1,65% 
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Exercício 
Determine o ponto sobre a linha isoentálpica de 95 kJ/kg correspondente a uma temperatura de 50º C. 
95 KJ/Kg 
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Em nosso estudo, apresentaremos a carta psicrométrica da trane air conditioning, reproduzida com autorização. 
 
Essa carta foi preparada para a pressão barométrica padrão de 101,325 kPa ou 760 mm de Hg, ao nível do mar e 
em unidades do sistema SI. 
 
É baseada nas propriedades termodinâmicas da mistura ar-vapor, cujas equações já foram mostradas. 
Carta psicrométrica 
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Essa carta é constituída das seguintes partes (fig. 1.29) 
 
1 - linha de temperatura do bulbo seco (BS) em ºC; 
2 - linha da umidade específica em kg de umidade por kg de ar seco; 
3 - linha da escala de umidade específica (UE); 
4 - linha da temperatura de bulbo úmido (BU) em °C; 
5 - linha do volume específico em m³ de mistura por kg de ar seco (VE); 
6 - linha de escalas de entalpia (h) em kJ/kg de ar seco na saturação; 
7 - linha da umidade relativa (UR) em %; 
8 - linha da razão de calor sensível (RCS = FCS) igual a Qs/Qt; 
9 - linha do desvio da entalpia em relação à entalpia específica na saturação. 
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Para a obtenção de uma carta psicrométrica, devemos nos referir à equação do balanço de energia, Eq. (1.19). 
O primeiro membro dessa equação consiste em duas parcelas: 
 
- entalpia do ar ou has + UEhv; 
 
- entalpia da água vaporizada ou (UEa – UE1)hfw 
 
Com exceção de altas temperaturas, a entalpia da água é muito pequena, podendo ser desprezada. 
 
Desse modo, a entalpia do ar, em qualquer temperatura de bulbo seco, deve ser igual à entalpia do ar saturado a 
uma dada temperatura de bulbo úmido. Quando há uma mudança de condições na temperatura do bulbo úmido 
do ar, o calor adicionado ou removido durante a mudança pode ser determinado pela variação de entalpias para 
dois valores da temperatura de bulbo úmido. 
 
Essa suposição só é válida se admitirmos que a entalpia da água, adicionada ou removida durante a mudança, é 
desprezível. 
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Nota-se que, pela carta psicrométrica, percebemos que, na saturação, ou seja, umidade relativa de 100%, as 
temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido são iguais. 
 
Na Fig. 1.28, vemos as principais propriedades que podem ser obtidas com o uso da Carta Psicrométrica. 
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Dados para um recinto condicionado: temperatura BS = 25°C e umidade relativa 50%. 
Para a mistura ar-vapor achar: 
 
(a) temperatura de bulbo úmido - BU; 
 
(b) umidade específica - UE; 
 
(c) entalpia - h; 
 
(d) volume específico - VE; 
 
(e) umidade percentual definida como a relação entre a umidade específica 
 (item b) e a umidade específica para a mesma temperatura BS, na 
 saturação. 
Exemplo 1.12 : 
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a) BU = 17,8 ºC 
b) UE = 0,95 x 10-³ = 0,0095 kg/kg de ar seco 
c) H = 50,16 kJ/kg (medido na linha 4) – 0,05 (medido na linha 9) = 50,11 kJ/kg 
d) volume específico = 0,855 m³ de ar seco 
e) umidade percentual = UE / UE BS = 0,0095 / 0,0190 = 0,5 = 50% 
Solução : 
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a) BU = 17ºC 
b) UE = 0,0095 kg/kg ar seco 
c) h = 47,95 Kj/kg (medido na linha 
4) – 0,21 (medido na linha 9) = 
47,74 kJ/kg 
d) VE = 0,855 m³/kg de ar seco 
e) umidade % = 0,095/0,0190 = 0,5 
Exemplo 1.12 
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Dada uma temperatura BS = 28°C e BU = 15°C, encontre: 
 
a) entalpia - h; 
b) umidade específica - UE; 
c) umidade relativa - UR. 
Exemplo 1.13 : 
a) h = 42,1 kJ/kg - 0,35 kJ/kg = 41,75 kJ/kg; 
b) UE = 0,0054 kg/kg de ar seco; 
c) UR = 22%. 
Solução: 
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(a) h = 42,1 kJ/kg - 0,35 kJ/kg = 41,75 
kJ/kg; 
(b) UE = 0,0054 kg/kg de ar seco; 
(c) UR = 22% 
Solução: 
Exemplo 1.13 
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Dados: 3 m³ de ar frio à temperatura de BS = 14°C e BU = 13°C e 1 m3/s de ar exterior à temperatura BS = 
35°C e BU = 25°C, encontre as propriedades da mistura (ponto C). 
Exemplo 1.14: 
Para o ponto B temos o volume 
específico de 0,825 m³/kg, e para o 
ponto E o volume específico é 0,895 m3 
/ kg, então, temos: 
1ª Solução: (Veja Fig. 1.30) 
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ar frio = 
3 m³/s
0,825 m³/kg
= 3,64 kg/s ar exterior = 
1 m³/s
0,825 m³/kg
= 1,12 kg/s 
vazão da mistura = 4,76 kg/ s = 3,64 + 1,12 
tomando as temperaturas BS, as parcelas da mistura são : 
ar frio = 
3,64
4,76
 x 14 = 10,7ºC 
ar exterior = 
1,12
4,76
 x 35 = 8,2ºC 
De posse da temperatura BS da mistura, levantando a vertical encontra-se o ponto C, da reta BE. 
Para o ponto C , tem-se: 
 
BU = 16,3ºC 
h = 46 kJ/kg 
umidade específica = 0,0105 kg/kg 
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Também poder-se-ia resolver fazendo o percentual em relação ao ar total em m³/s , usando as temperaturas 
BS : 
2ª Solução : 
ar frio = 
3 
4
 x 14 = 10,5ºC ar exterior = 
1 
4
x 35 = 8,75ºC 
mistura = 19,25ºC = 10,5 + 8,75 
levantando a vertical a partir da temperatura BS= 19,25ºC, acham-se as condições da mistura: 
BU = 16,5ºC 
h = 46,5 kJ/kg 
 
correção da entalpia = 0,0106, o que daria um resultado próximo ao anterior 
 h = 46,5 – 0,0106 = 46,48 kJ/kg 
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Exemplo 1.14 
Refrigeração e climatização 
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Um ar à temperatura BS = 2°C e umidade relativa de 60% é aquecido através da passagem 
em uma bobina para BS = 35°C. 
 
Achar: para BS = 35°C, a temperatura BU e a umidade relativa, bem como a quantidade de calor adicionada 
ao ar por kg de ar fluente. 
 Exemplo 1.15 : (Acréscimo de calor sensível): 
Loca-se o ponto 1 e tira-se uma horizontal até a temperatura 
BS = 35°C. 
Aí lê-se: BU = 15ºC e UR = 8%. 
Para achar a quantidade de calor a ser adicionada, faz-se a 
diferença entre as entalpias: 
 
h1= 8 kJlkg e h2 = 42 kJlkg, 
 
ou seja, Q = 34 kJlkg 
Solução: (Veja Fig. 1.31.) 
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Exemplo 1.15 
Refrigeração e climatização 
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Um ar à temperatura BS = 28°C e UR = 50% é resfriado até a temperatura BS = 12°C e 
BU = 11°C. Achar: 
(a) o calor total removido; 
(b) a umidade total removida; 
(c) a razão de calor sensível no processo (RCS). 
Exemplo 1.16: (Esfriamento e desumidificação): 
(a) Locam-se os pontos 1 e 2 com os dados do problema. Assim temos: 
 
 Condições iniciais: h1 = 58,7 kJ/kg 
 Umidade específica = 0,0118 kg/kg de ar seco 
 Condições finais: h2 = 31,7 kJ/k 
 Umidade específica = 0,0078 kg/kg 
 Calor removido: h2 – h1 = 31,7 – 58,7 - -27 kJ/kg de ar seco 
Solução: (Veja Fig. 1.32.) 
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(b) Umidade total removida: 0,0078 - 0,0118 = -0,004 kg por kg de ar seco. 
(c) Para determinar a RCS, traça-se a reta entre os pontos 1 e 2 e depois, tomando-se como referência o X 
marcado na carta 
(BS = 24°C e UR = 50%), traça-se uma paralela achando-se o 
fator de calor sensível 0,64. 
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Exemplo 1.16 
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Um ar à temperatura BS = 32°C e BU = 18°C passa através de um spray de água que o deixa na umidade de 
90%. A água está à temperatura de 18°C. 
Achar a temperatura BS do ar. 
Exemplo 1.17 : (Resfriamento evaporativo): 
Quando a temperatura da água do 
spray é a mesma do BU do ar, o 
processo de esfriamento evaporativo é 
à temperatura BU constante. 
Então, na interseção da linha BU = 
18°C com a linha de UR = 90%, lemos 
a temperatura BS do ponto 2; BS2 = 
19,2°C. 
Solução: (Veja Fig. 1.33.) 
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Exemplo 1.17 
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Um ar a 28°C tem a umidade específica de 12 g/kg de ar seco. 
A pressão total do ar é de 98 kPa. 
Determinar a temperatura a que deve ser refrigerado o ar até sua umidade relativa ser de 95% e também a 
umidade relativa inicial. 
Exemplo 1.18: 
Usando a carta psicrométrica locamos o ponto em que se encontra o ar e lemos a umidade relativa inicial: 52%. 
Para se calcular a pressão, usa-se a Eq. (1.18): w = 0,622 
pv
pt ;pv
 
Solução: 
0,012 = 0,622 
pv
98 ;pv
  pv = 1,85 kPa 
 na eq. 1.17 UR = 
p (existente)
p(saturação)
  p (saturação) = 1,85 / 0,95 = 1,95 kPa 
Usam-se as tabelas de vapor para se achar a temperatura correspondente a essa pressão: t = 17,12ºC. 
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Exemplo 1.18 
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Para os cálculos relativos a Cartas Psicrométricas existe uma série de software destinados a auxiliar o 
trabalho do técnico e do engenheiro nestas tarefas. 
 
No nosso curso, não vamos utilizar nenhum destes software. 
Alguns estão disponíveis na internet e gratuitos. 
Outros são caros, normalmente comprados por empresas do ramo. 
 
Vamos colocar um deles no banco de dados didático da UNESA para uso e verificação 
por você. 
Cálculo de Cartas Psicrométricas 
Refrigeração e climatização 
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Refrigeração e climatização 
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Psychrometric Calculator = Calculadora Psicrométrica 
 
DB = Dry Bulb = Bulbo Seco 
WB = Wet Bulb = Bulbo Úmido 
RH = Relative Humidity = Umidade Relativa 
W = Humidity Ratio = Razão de Umidade 
v = Specific Volume = Volume específico 
h = Entalphy = Entalpia 
DP = Dew Point = Ponto de Orvalho 
d = Density = Densidade 
vp = Vapor Pressure = Pressão do Vapor 
AW = Absolute Humidity = Umidade Absoluta 
Tradução de alguns termos técnicos usados nos software de Cartas Psicrométricas 
Refrigeração e climatização 
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VAMOS AOS PRÓXIMOS PASSOS? 
 
 
Noções de refrigeração e definição 
de ar-condicionado 
AVANCE PARA FINALIZAR 
A APRESENTAÇÃO.