PRINCPIOS BSICOS DE PSICROMETRIA

ASPECTOS QUALITATIVOS DO AR DAS MINAS

IntroduoO ar, como encontrado na natureza, um fluido constitudo por uma mistura de gases (nitrognio, oxignio, dixido de carbono, etc.), vapor de gua e vrios contaminantes, tais como partculas slidas em suspenso e outros gases.

O ar seco existe quando, do ar natural, so removidos todo vapor de gua e os contaminantes nele contidos. Sua composio relativamente constante, apesar das pequenas variaes em funo da localizao geogrfica e altitude.

IntroduoComposio aproximada do ar seco:

ComponenteFrmulaContedo (% por volume)NitrognioN278,084OxignioO220,948ArgnioAr0,934Dixido de carbonoCO20,033Outros-0,001

IntroduoO contedo de vapor de gua no ar exerce grande influncia em diversos setores da atividade humana. A secagem e armazenamento de gros, por exemplo, assim como a conservao de frutas, legumes, ovos e outros produtos so fortemente dependentes das condies de umidade do ar.

Da mesma forma, o ndice de conforto trmico, em um determinado ambiente, depende mais da umidade do ar do que da temperatura propriamente dita. Isto justifica o fato de que um aparelho de condicionamento do ar exerce maior controle sobre a umidade do ar do que sobre a temperatura do ambiente.

IntroduoO estudo detalhado da mistura de ar seco e vapor de gua passou a ser uma disciplina, denominada PSICROMETRIA, que estuda, a partir das determinaes de parmetros especficos, as propriedades da mistura de ar seco e vapor de gua ou do ar mido.

A quantidade de vapor de gua presente no ar ambiente varia de quase zero a aproximadamente 4% em volume.

Propriedades do ar midoPropriedades relacionadas temperatura:Temperatura de bulbo seco;Temperatura de bulbo molhado;Temperatura do ponto de orvalho.

Propriedades relacionadas quantidade de vapor de gua:Presso de vapor;Razo de mistura;Umidade especfica;Umidade absoluta;Umidade relativa;Grau de saturao.

Propriedades relacionadas ao volume ocupado e energia:Volume especfico;Entalpia.

Propriedades do ar midoTemperatura de bulbo seco (T) e de bulbo molhado (Tm)

A temperatura de bulbo seco (T) do ar a temperatura medida com um termmetro comum. Caso o termo temperatura seja usado sem uma especificao, o leitor deve entend-lo como sendo a temperatura de bulbo seco.

Outra medida importante de temperatura, quando se fala de secagem de gros, a temperatura de bulbo molhado (Tm). Para obt-la, cobre-se o bulbo de um termmetro comum com um tecido de algodo embebido em gua destilada. O bulbo molhado deve ser ventilado, com o ar que se quer conhecer, a uma velocidade mnima de 5 m/s.

Propriedades do ar mido2. Temperatura do ponto de orvalho (Tpo)

a temperatura em que o ar mido se torna saturado, ou seja, quando o vapor dgua comea a condensar-se, por um processo de resfriamento, mantendo constantes a presso e a razo de mistura.

3. Presso de vapor (pv)

O vapor dgua, como os gases componentes da atmosfera, exerce presso em todas as direes, presso esta que depende da concentrao do vapor.

A quantidade de vapor que pode existir em determinada atmosfera limitada para cada valor de temperatura. Quando o ar contm o mximo de vapor dgua permissvel para determinada temperatura, diz-se que o ar se encontra saturado e a presso de vapor dita mxima ou de saturao, sendo representada por (pvs).

Propriedades do ar mido4. Razo de mistura (w)

definida como a razo entre a massa de vapor dgua e a massa de ar seco em dado volume da mistura. expressa em kg de vapor/kg de ar seco.

5. Umidade relativa (UR)

A umidade relativa (UR) do ar a razo entre a presso parcial de vapor (pv) exercida pelas molculas de gua presentes no ar e a presso de saturao (pvs), na mesma temperatura, sendo normalmente espressa em porcentagem:

UR%= (pv/ pvs) 100

Propriedades do ar mido6. Umidade absoluta (Ua)

a relao entre a massa de vapor dgua e o volume ocupado pelo ar mido.

7. Umidade especfica (Ue)

a relao entre a massa de vapor dgua e a massa do ar mido

8. Grau de saturao

a relao entre a razo de mistura atual e a razo de mistura do ar em condio de saturao, mesma temperatura e presso.

Propriedades do ar mido9. Volume especfico (ve)

definido como o volume por unidade de ar seco e expresso em m3 por kg de ar seco.

10. Entalpia (h)

A entalpia (h) de uma mistura ar seco-vapor dgua a energia contida no ar mido, por unidade de massa de ar seco, para temperaturas superiores a uma determinada temperatura de referncia (0C). A entalpia expressa em kcal ou kJ/kg de ar seco.

Medio da umidade do ar

Para medir a umidade relativa do ar so usados instrumentos denominados higrmetros. Entre os mais conhecidos esto os Psicrmetros.

Os psicrmetros constam de dois termmetros semelhantes, um dos quais tem o bulbo recoberto por tecido de algodo umedecido em gua destilada. A evaporao da gua sobre o bulbo umedecido causa abaixamento na temperatura deste e dependente do estado higromtrico do ar. O termmetro de bulbo seco indica a temperatura do ar. A diferena de temperatura entre os dois termmetros utilizada para determinao da umidade e de outras propriedades do ar.

Os psicrmetros podem ser de ventilao natural ou de ventilao forada.

Psicrmetros de parede e giratrio

Umidade relativa

Um higrmetro de fio de cabelo ou higrgrafo fornecem diretamente a leitura da umidade relativa do ar. Isto no acontece quando se usa um psicrmetro ou um higrmetro de condensao, pois, nesse caso, a umidade relativa s ser conhecida aps operaes usando esses dados em frmulas, tabelas ou grficos psicromtricos.

Determinao analticaConhecendo-se a temperatura do ponto de orvalho e a temperatura do ar, a umidade relativa pode ser determinada por:

UR = umidade relativa do ar, decimal;T = temperatura do ar, K;Tpo = temperatura do ponto de orvalho, K.

Umidade relativa

Determinao analticaQuando se usa um psicrmetro, a determinao da umidade relativa pode ser feita por:

pv = presso de vapor dgua no ar, mmHg;pvsm = presso mxima de vapor temperatura de bulbo molhado, mmHg;A = constante psicromtrica, 6,7*10-4 oC-1;P = presso atmosfrica local, mmHg;t = temperatura do ar, oC;tm = temperatura do bulbo molhado, oC. sendo

Umidade relativa

Determinao analticaAs constantes psicromtricas adotadas so 6,7*10-4 oC-1, para o psicrmetro com ventilao (aspirado), e 8,0*10-4 oC-1, para o psicrmetro sem movimentao de ar.

A presso de vapor saturado no ar temperatura de bulbo seco (pvs) pode ser determinada pela equao:

pvs = presso de vapor saturado, mbar;t = temperatura do ar, oC. OBS.: 760 mmHg = 1013,25 mbar

Umidade relativa

Determinao analticaA presso mxima do vapor temperatura de bulbo molhado (pvsm) pode ser expressa pela equao:

pvsm = presso mxima do vapor, mbar;tm = temperatura do bulbo molhado, oC.

EXEMPLO:As leituras de temperatura de bulbo seco e de bulbo molhado, dadas por um psicrmetro de aspirao, foram, respectivamente, de 27oC e 18oC. Determine a umidade relativa do ar utilizando a equao:

Determinao analtica da umidade relativa

Determinao analtica da umidade relativa

SOLUO:Determinao da presso de vapor saturado temperatura de bulbo molhado:

Determinao da presso de vapor dgua no ar:

Determinao da presso de vapor saturado temperatura de bulbo seco:

Portanto, a umidade relativa do ar ser:

Determinao da umidade relativa com uso de tabelas

A tabela seguinte usada na determinao aproximada da umidade relativa do ar e apresenta entrada dupla. Nela encontram-se as temperaturas de bulbo molhado (tm), na primeira coluna, e a depresso psicromtrica (diferena entre as temperaturas do termmetro de bulbo seco e termmetro de bulbo molhado (t tm), na primeira linha. Os diversos valores da umidade relativa constituem o corpo da tabela.

Exemplo de aplicao: Determinar a umidade relativa do ar sabendo-se que um psicrmetro indica t = 26C e tm = 20,3C.

Valores de umidade relativa para valores conhecidos de t e tm

ndice de Temperatura Efetiva

Para o bem estar e capacidade de trabalho do homem, desejvel uma corrente dessecante, que atua refrescando o corpo humano, quando o envolve a certa velocidade. Se o ar j estiver completamente saturado, no haver evaporao do suor do corpo, faltando ento a refrigerao causada pela mesma.A temperatura efetiva no um valor termomtrico, e sim uma expresso total do clima, que concorda com a temperatura Celsius, quando a velocidade do ar zero e o ar totalmente saturado.

ndice de Temperatura Efetiva possvel determinar a temperatura efetiva por meio de grficos, utilizando-se dos valores de temperatura seca e mida e da velocidade da corrente de ar medida com um anemmetro.

Caractersticas do Ar no Interior das Minas

O ar atmosfrico ao percorrer, no interior das minas, as galerias e frentes de trabalho, sofre uma srie de alteraes qumicas e fsicas, com diminuio do contedo de oxignio, geralmente acompanhada do aumento dos contedos de anidrido carbnico, nitrognio e vapor dgua, alm de agregar gases txicos e explosivos (monxido de carbono, xidos de nitrognio, gs sulfdrico, dixido de enxofre, metano e outros) e poeiras diversas. Ocorrem ainda, alteraes de temperatura, umidade e peso especfico.

Caractersticas do Ar no Interior das Minas

Denomina-se de ar fresco, o ar da mina, totalmente respirvel, que apresenta composio aproximada a do ar atmosfrico, e que normalmente apresenta estas caractersticas, antes de atravessar as frentes de trabalho. Por outro lado, chama-se ar viciado, o ar imprprio para a respirao, tambm chamado de ar de retorno, por j ter atravessado as frentes de trabalho.

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