O ar atmosférico (fig. 3) pode ser considerado uma mistura de ar seco, vapor d água e impurezas. FIGURA 3 - AR ATMOSFÉRICO

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1 9 2 PROPRIEDADES DO AR ATMOSFÉRICO O ar atmoférico (fig. 3) ode er coniderado uma mitura de ar eco, aor d água e imureza. FIGURA 3 - AR ATMOSFÉRICO Conidera-e o ar eco quando todo aor d água e contaminante ão remoido do ar atmoférico. A quantidade relatia ao diero contituinte do ar eco etão areentada na (tab. 2). TABEA 2 - COMPONENTES DO AR SECO Comonente % olume % eo Nitrogênio 78,09 75,52 Oxigênio 20,95 23,15 Argônio 0,93 1,28 Dióxido de carbono 0,03 0,04 Neônio, Hidrogênio, Hélio, Critônio, Ozônio, etc. traço lee Embora a comoição do ar eco ermaneça relatiamente contante a quantidade de aor d água no ar atmoférico aria conideraelmente or er cnáel a reõe e temeratura uuai, razão ela qual, a quantidade de ar úmido deem er exrea de tal maneira que a quantidade relatia de aor d água e ar eco ejam emre indicada. Aim a roriedade eecífica do ar úmido erão geralmente referida à unidade de eo do ar eco. A temeratura e a reão barométrica do ar atmoférico ariam muito com a condiçõe do temo, localização geográfica e rincialmente com a altitude. O ar atmoférico adrão é útil como referência em alicaçõe de condicionamento de ar ara etimatia de ua roriedade em ária altitude. Para efeito do etudo do roceo normalmente encontrado no camo

2 10 da icrometria, o ar úmido é formado ela mitura de doi gae: o aor d água e o ar eco. Eta aroximação é álida em amla faixa de temeratura, coniderando que a condiçõe ambiente etão batante longe da roriedade crítica do comonente do ar eco. A contante imortante ara o ar adrão (temeratura de 21,1 o C e uma reão barométrica de 101,325 kpa) e a água no SI ão: - aceleração da graidade normal, g = 9,80665 m/; - contante de gá ara o ar, R = 287 J/kg o C; - denidade do ar ao níel do mar, ρ ar = 1,201 kg/m 3 ; - calor eecífico à reão contante do ar, c = 1,0048 kj/kg o C; - calor eecífico a olume contante do ar, c = 0,717 kj/kg o C; - denidade da água, ρ água = 1000 kg/m 3 ; - calor eecífico da água líquida, c al = 4,19 kj/kg o C; - calor latente de aorização da água líquida, c l = 2, kj/kg. A roriedade do ar úmido ão normalmente areentada na forma de tabela termodinâmica ou carta icrométrica, ma ara o deenolimento de rotina comutacionai a equaçõe a eguir ão muito útei. 2.1 PRESSÃO DO VAPOR DE ÁGUA NO AR ÚMIDO A reão exercida elo ar úmido obedece raticamente à lei da mitura de gae erfeito, que é dada or: = (2) a + a reão total da mitura reão arcial do ar eco reão arcial do aor d água na mitura Para o ar aturado odem er utilizada a tabela de dado icrométrico, ara a determinação da reão de aor d água e quando o ar não etier aturado, a exreão a eguir, ode er uada ara o eu cálculo: ( t b t bu = A ) (3) reão de aor d água na mitura, Pa reão de aturação do aor d água (quando φ = 100%), Pa reão barométrica, Pa A contante ara icrômetro giratório e t bu > 0 o C, 6, o C -1 t b temeratura de bulbo eco, o C temeratura de bulbo úmido, o C t bu 2.2 UMIDADE ESPECÍFICA

3 11 m m A umidade eecífica é dada or: w = (4) a w m m a umidade eecífica, kg aor/kg ar eco maa de aor d água, kg aor maa de ar eco, kg ar eco Verifica-e que a quantidade de aor d água que e ode adicionar à mitura ão equena, endo a umidade eecífica geralmente exrea em g de aor/ kg ar eco. Alicando a lei geral do gae erfeito, a umidade eecífica ode er areentada em termo da reão barométrica, e da reão arcial de aor, atraé da eguinte equação: - w = 0,62198 (5) 2.3 UMIDADE REATIVA É a relação entre a reão arcial de aor d água na mitura, a uma determinada temeratura e a reão arcial que o aor d água teria, e a mitura etiee aturada à mema temeratura e reão total da mitura. φ = (6) Naturalmente, a umidade relatia aria entre 0 e 1 e, or io, é hábito fornecer o alor de φ em orcentagem. Aim φ = 0 etá reerado ara o ar eco, enquanto que φ = 100% indica que o ar úmido etá aturado. No roceo icrométrico geralmente o fluxo de ar eco é mantido contante, enquanto que o aor d água é adicionado ou retirado do ar úmido. Aim, o fluxo máico de ar eco, e conera atraé da intalação ou equiamento oerando em regime, enquanto que o fluxo máico de ar úmido ode ou não e conerar, deendendo e houer ou não ariação do conteúdo de umidade do ar. Aim a roriedade olume eecífico, entalia eecífica e calor eecífico ão rereentada com bae no ar eco. 2.4 VOUME ESPECÍFICO O olume eecífico é dado or: ν = V (7) m a

4 12 ν olume eecífico, m 3 /kg ar eco V olume da mitura, m ENTAPIA ESPECÍFICA A entalia eecífica da mitura é dada ela contribuição iolada da entalia do ar eco e do aor d água, dada a hiótee de alidade de gae erfeito. Aim: h = h + w (8) a h h h a h w entalia eecífica, kj/kg ar eco entalia do ar eco, kj/kg ar eco entalia do aor d água, kj/kg ar eco umidade eecífica, kg/kg ar eco Uma equação aroximada ara a entalia eecífica é dada or: h T + w ( ,805 T) = (9) T temeratura de bulbo eco, o C 2.6 CAOR ESPECÍFICO O calor eecífico referido à maa de ar eco é dado ela or: combinação do calore eecífico do ar eco, c a e o calor eecífico do aor d água, c, de acordo com a exreão: c = c + w c (10) a c c a c calor eecífico, kj/kg ar eco o C calor eecífico do ar eco, kj/kg o C calor eecífico do aor d água, kj/kg o C 2.7 TEMPERATURA DE BUBO SECO É a temeratura medida or um termômetro eníel, limo, eco, rotegido contra irradiaçõe, não endo afetado elo aor d água do ar. 2.8 TEMPERATURA DE BUBO ÚMIDO É a temeratura do ar indicada or termômetro comum, exoto a uma corrente de ar cujo bulbo eteja coberto or um tecido oroo umedecido.

5 13 Para o ar aturado a temeratura de bulbo eco e úmido ão coincidente. Para o ar não aturado t u < t. Ito é deido à aorização da água do tecido que enole o bulbo, que e rocea or aborção de calor. O aarelho utilizado ara medir a temeratura de bulbo úmido é denominado de icrômetro, que também fornece a temeratura de bulbo eco. 2.9 TEMPERATURA DE PONTO DE ORVAHO É a temeratura em que a mitura etá aturada e começa o aor d água a e cnar. Alternatiamente ara temeratura entre 0 e 70 o C, a temeratura de onto de oralho ode er calculada ela eguinte equação: t ο 2 = 35,957 1,8726α + 1,6893α (11), α = ln( ) 2.10 CAOR SENSÍVE É o calor fornecido ou remoido do ar úmido que altera ua temeratura de bulbo eco que é calculado or: = m& c t (12) m& c t calor eníel, W azão máica de ar calor eecífico à reão contante do ar eco, kj/kg o C ariação na temeratura de bulbo eco, o C 2.11 CAOR ATENTE É a quantidade de calor que altera a quantidade de aor d água do ar úmido em alterar ua temeratura de bulbo eco que é calculado or: = m& c w (13) l m& c l w calor latente, W azão máica de ar calor latente de aorização da água, kj/kg aor ariação na umidade eecífica, g/kg ar eco

6 CAOR TOTA O calor total, T é a oma do calor eníel e latente fornecido ou retirado de uma certa maa de ar em um determinado roceo que é calculado or: = + (14) T S ou ode-e uar a ariação de entalia: T = m& h (15) h ariação na entalia, kj/kg ar eco Em rojeto de itema de climatização, a quantidade de ar, V I ão exrea diretamente em m 3 /h ou l/ e a fórmula ão utilizada ara o ar adrão, como egue: = 1,2 V t (16) I = 2,95 V w (17) I 2.13 FATOR DE CAOR SENSÍVE O fator de calor eníel, FCS é a relação entre o calor eníel e o calor total, o calor total é a oma do calor eníel com o calor latente. FCS l = (18) + calor eníel calor latente l 2.14 VARIAÇÃO DA PRESSÃO BAROMÉTRICA COM A ATITUDE A reão barométrica ao níel do mar, chamada de reão normal, ale 101,325 kpa. Para outra altitude, a reão local, aria de acordo com a eguinte exreão (ASHRAE, 1996): ( -5 5,2561 = 101, , ) (19) altitude, m A (eq. 19) ale ara altitude ente 500 e m. A denidade ara a altitude, ρ ode er calculada atraé da exreão:

7 15 ρ = ρ (20) ρ denidade ao níel do mar, 1,201 kg/m 3 reão atmoférica ao níel do mar, 101,325 kpa 2.15 EXEMPOS IUSTRATIVOS EXEMPO Determinar a reão de aor de aturação em ar úmido e a reão do ar eco a 24 o C e uma reão barométrica de Pa e de Pa. EXEMPO Calcular a reão do aor d água, umidade relatia, a umidade eecífica, o olume eecífico, a entalia eecífica e a temeratura de onto de oralho ara uma amotra de ar úmido no etado de 24 o C de bulbo eco e 17 o C de bulbo úmido e reão barométrica de Pa.