Umidade Relativa Julie

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA DISCIPLINA: FUNDAMENTOSA DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS CURSO: ENGENHARIA DE ALIMENTOS DOCENTE: RICARDO SANTOS NASCIMENTO UMIDADE RELATIVA DO AR Feira de Santana, Março 2012 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA DISCIPLINA: FUNDAMENTOSA DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS CURSO: ENGENHARIA DE ALIMENTOS DOCENTE: RICARDO SANTOS NASCIMENTO Relatório realizado em cumprimento parcial as avaliações da disciplina Fundamentos de Engenharia de Alimentos do Curso de Engenharia de Alimentos por: BRENO MACHADO HEVELLYN MARTINS MAIANE JULIE BARROS TAMIRES BASTOS Feira de Santana, Março 2012 OBJETIVO Determinar a umidade relativa do ar em ambientes distintos através de dados coletados em sala de aula a partir de cálculos e de uma carta psicrométrica. INTRODUÇÃO A psicrometria relaciona-se com a determinação das propriedades termodinâmicas de um gás úmido e com a utilização das mesmas na análise de condições e processes envolvendo gases úmidos. O ar é bastante empregado para promover a secagem de materiais. O mesmo é selecionado para exercer a função de fornecedor de calor requerido para evaporação de água de um material e para promover a retirada de água evaporada de materiais processados em secadores. O ar atmosférico é uma mistura de muitos gases contendo vapor de água e diversos poluentes. O ar é denominado seco quando todo vapor de água e contaminantes foram removidos. A composição do ar seco é aproximadamente constante, contudo pequenas variações, nas quantidades dos componentes individuais, ocorrem com o tempo, localização geográfica e altitude. A composição percentual em volume (ou molar) do ar seco é: nitrogênio 78,084; oxigênio 20,9476; argônio 0,934; dióxido de carbono 0,0314; neônio 0,001818 hélio 0,000524; metano 0,0002; dióxido de enxofre O a 0,0001; hidrogênio 0,00005 e componentes em menores quantidades tais como kriptônio, xenônio e ozônio 0,0002. O peso molecular médio do ar seco é 28,9645 (ASHRAE, 1985). Ar úmido é uma mistura binária de ar seco com vapor de água. A quantidade de água no ar úmido varia de zero (ar seco) até um máximo que depende da temperatura e da pressão. A última condição é denominada de saturação e corresponde a um estado de equilíbrio entre o ar úmido e a água em estado condensado (líquido ou sólido). O peso molecular da água é 18,0 1534. A umidade relativa do ar é a relação entre a quantidade de água existente no ar (umidade absoluta) e a quantidade máxima que poderia haver na mesma temperatura (ponto de saturação). Ela é um dos indicadores usados na meteorologia para se saber como o tempo se comportará (fazer previsões). Essa umidade presente no ar é decorrente de uma das fases do ciclo hidrológico, o processo de evaporação da água. O vapor de água sobe para a atmosfera e se acumula em forma de nuvens, mas uma parte passa a compor o ar que circula na atmosfera. Porém, o ar, assim como qualquer outra substância, possui um limite até o qual ele absorve a água (ponto de saturação). Abaixo do ponto de saturação, há o ponto de orvalho (quando a umidade se acumula sob a forma de pequenas gotas ou neblina) e, acima dele, a água se precipita na forma de chuva. A umidade relativa do ar vai variar de acordo com a temperatura (a 0ºC a umidade relativa do ar é de 4,9g/m³ e a 20ºC é de 17,3g/m³), a presença ou não de florestas ou vegetação, rios e represas (desertos, por exemplo, tem a umidade relativa do ar muito baixa) e, mesmo, à queda da temperatura (orvalho). Em um deserto a umidade relativa do ar pode chegar a 15%, sendo que a média mundial é de 60%. A umidade absoluta é definida como a massa de vapor de água (usualmente em gramas) por unidade de volume (usualmente em m3). A temperatura de bulbo úmido é a temperatura em estado estacionário atingida por uma pequena porção de líquido que evapora em uma grande quantidade de ar úmido não saturado. Para quantificar experimentalmente esta temperatura, o bulbo de um termômetro (ou a extremidade de um termopar) é recoberta por uma mecha embebida com água. A mecha pode ser uma gaze de algodão. A temperatura de bulbo seco é a temperatura medida na situação ambiente de determinado local. Figura 1 - Dispositivo experimental A pressão do vapor de água na superfície da água liquida será maior do que a pressão parcial do vapor no interior do ar (se o mesmo não estiver saturado) e a água evapora e escoa para o interior do ar. O ar ao escoar sobre a mecha embebida com água tende a saturação junto à interface (ar - mecha umedecida). Para que isto aconteça, é necessário que uma quantidade de calor, correspondente ao calor latente de evaporação da água, seja transferida para a água da mecha, em forma de calor sensível do ar. Como consequência, a camada de ar, em contato com o termômetro, esfria-se até uma temperatura tanto mais baixa quanto mais intensa for a evaporação, o que depende de quanto o ar esteja afastado da saturação. A água que umedece a mecha tende a adquirir a mesma temperatura. Se a velocidade do ar for elevada e a área de contato entre o ar e a água da mecha for pequena, não haverá mudança significativa na temperatura ou na umidade da corrente gasosa. MATERIAL E MÉTODOS Termômetro Béquer Medidor de umidade digital Estopa Ventilador Ar condicionado Água PROCEDIMENTO Inicialmente a temperatura do ambiente foi medida com o auxílio de um termômetro com seu bulbo livre. Após a medição um segundo termômetro foi utilizado com estopa úmida envolto no seu bulbo e situado em frente a um ventilador, este procedimento foi realizado para que se conseguisse a temperatura do ambiente nessas condições descritas anteriormente. Os termômetros entraram em equilíbrio dinâmico após um determinado tempo e as temperaturas foram anotadas. No segundo momento da prática o termômetro foi utilizado com os mesmo procedimentos acima, porém num outro ambiente mais frio que o primeiro e as medidas neste ambiente foram feitas como no primeiro. RESULTADO E DISCUSSÃO Fórmula Pressão de saturação (Ps): Ps=0,61078 exp( 17,269 x TT+237,3 ) Fórmula Pressão (Pv e Pg): P=Ps- (14,7-Ps) x (Ts-Tl)2800-1,3 x Ts Fórmula para determinar a Umidade relativa (Ur): Ur=PvPg Fórmula para determinar a Temperatura de ºC (Celsius) para ºF (Fahrenheit): ºC5=ºF-329 Sala a temperatura ambiente: Temperatura do bulbo seco: 28ºC Temperatura do bulbo molhado: 21ºC T= 28ºC = 82,4ºF) Ps = 3,779 Kpa = 0,5388 lb/in² Pg=0,5388- (14,7-0,5388) x (82,4-69,8F°)2800-1,3 x 82,4 Pg=0,5388- 178,43112230612,88 Pg=0,5380 lb/in² (T= 21ºC =69,8ºF) Ps =2,487Kpa = 0,3545 lb/in² Pv=0,3545- (14,7-0,3545) x (82,4-69,8F°)2800-1,3 x 82,4 Pg=0,3545- 180,753230612,88 Pg=0,3537 lb/in² Ur=PvPg=0,35370,5380100=65,7% Sala a temperatura resfriada: Temperatura do bulbo seco: 18ºC Temperatura do bulbo molhado: 13ºC (T= 18ºC = 64,4ºF) Ps = 2,064 Kpa = 0,299 lb/in² Pg=0,299- (14,7-0,299) x (64,4-55,4)2800-1,3 x 64,4 Pg=0,299- 129,61180236,28 Pg=0,298 lb/in² (T= 13ºC = 55,4ºF) Ps = 1,498 Kpa = 0,217 lb/in² Pv=0,217- (14,7-0,217) x (64,4-55,4)2800-1,3 x 64,4 Pv=0,217- 130,35180236,28 Pv=0,216 lb/in² Ur=PvPg=0,2160,298x100=72,5% 5. CONCLUSÃO Conclui-se a partir de alguns cálculos matemáticos e tabelas, encontrados na Internet o valor da umidade relativa do ar das diferentes salas foram aceitáveis, de acordo com a faixa considerável de conforto para o homem é de 40 a 70%, uma umidade relativa acima de 70% e abaixo de 40% reflete em dificuldades respiratórias. A grande vantagem desse experimento é a sua simplicidade e baixo custo de realização. Apesar de sua importância, visto que trabalha com algo que está totalmente relacionado com o bem estar da vida na terra, a umidade do ar, o experimento é relativamente simples. REFERÊNCIAS http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap5/cap5-3-1.html - Acesso em 11/03/2012 http://www.esac.pt/estacao/conceitos.htm - Acesso em 11/03/2012 http://www.espirito.org.br/portal/artigos/diversos/mediunidade/psicometria.html - Acesso em 11/03/2012 ASHRAE Handbook – 2009. Fundamentls. ASHRAE. 2009. Cap. 1. ASHRAE Handbook – 1985. Fundamentls. ASHRAE. 1985. Cap. 6.