FACULDADE SALESIANA MARIA AUXILIADORA
CAIO RODRIGUES DA SILVA DAUDT
CAMILA DOS SANTOS SILVA FRANCO
ERALDO FERREIRA DA SILVA NETTO
JENNIFER SANTOS ROSA
YASMIM MONTEIRO CORDEIRO
PSICROMETRIA
MACAÉ/RJ
MARÇO/2019
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Relatório de Psicrometria, Trabalhos de Engenharia Química
Relatório desenvolvido para a prática de Psicrometria da disciplina de Laboratório de Engenharia Química II.
Tipologia: Trabalhos
2019
1 / 18
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FACULDADE SALESIANA MARIA AUXILIADORA
CAIO RODRIGUES DA SILVA DAUDT
CAMILA DOS SANTOS SILVA FRANCO
ERALDO FERREIRA DA SILVA NETTO
JENNIFER SANTOS ROSA
YASMIM MONTEIRO CORDEIRO
PSICROMETRIA
MACAÉ/RJ
MARÇO/
CAIO RODRIGUES DA SILVA DAUDT
CAMILA DOS SANTOS SILVA FRANCO
ERALDO FERREIRA DA SILVA NETTO
JENNIFER SANTOS ROSA
YASMIM MONTEIRO CORDEIRO
PSICROMETRIA
Relatório apresentado ao Curso de Engenharia Química da Faculdade Salesiana Maria Auxiliadora como parte dos requisitos para aprovação na Disciplina Laboratório de Engenharia Química II. Prof.ª Dr.ª: Priscila Martins Barros. MACAÉ/RJ MARÇO/
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Medições de temperatura realizadas....................................................... 12 Tabela 2 – Umidade absoluta e umidade de saturação obtida através da carta psicrométrica. ............................................................................................................ 12 Tabela 3 – Pressão parcial do vapor d’água na mistura Colocar tracinho no 𝒑 ........ 13 Tabela 4 – Pressão parcial da água na temperatura do gás ..................................... 13 Tabela 5 – Valores de umidade percentual ............................................................... 14 Tabela 6 – Valores de umidade relativa .................................................................... 14
SUMÁRIO
- 1 INTRODUÇÃO
- 1.1 Objetivos da Prática
- 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
- 2.1 Psicrometria
- 2.2 Psicrômetro
- 3 PARTE EXPERIMENTAL
- 3.1 Materiais utilizados...........................................................................................
- 3.2 Procedimento Experimental ou Métodos
- 3.2.1 Fluxograma
- 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO - 4.1 Erros associados à prática
- 5 CONCLUSÃO
- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 Psicrometria
Os conceitos e definições que a psicrometria traz podem ser importantes nas operações de secagem, umidificação e desumidificação de gases, em que ocorre transferência de massa entre uma fase líquida e um gás. Conceitos de umidade do ar são também extremamente importantes na vida humana, onde umidades muito altas podem dificultar a dissipação de calor e resfriamento do corpo; já umidades muito baixas podem causar ressecamento das mucosas das vias aéreas, pele e olhos, tornando o ser humano mais vulnerável a problemas relacionados, sendo que problemas respiratórios são muito evidentes em épocas de baixa umidade. Muitas das propriedades de uma mistura composta de um gás e um vapor podem ser agrupadas em um diagrama, a carta psicrométrica ou diagrama de umidade. Qualquer ponto dele apresenta uma definida mistura de ar e água. Na Figura 1, é apresentada uma carta psicrométrica para o sistema ar-vapor de água a 1 atm. A utilização desta carta é bem simples, inicialmente é necessário definir um ponto na carta. As medidas experimentais mais facilmente determinadas são a tbu e tbs, ou seja, a temperatura de bulbo úmido e temperatura de bulbo seco. A partir da definição do ponto, é possível determinar outros parâmetros, tais como a umidade absoluta, umidade percentual, umidade de saturação, ponto de orvalho, dentre outros. A umidade relativa não é possível ser encontrada por essa carta. Em algumas cartas psicrométricas, a umidade relativa é dada ao invés da umidade percentual.
Figura 1 – Carta psicrométrica para o sistema ar-água a 1 atm. Fonte: FSMA (2019) A seguir é apresentada a definição para estes parâmetros:
- Temperatura de bulbo seco (tbs): é a temperatura do ar ambiente, devendo ser medida através de um termômetro comum.
- Temperatura de bulbo úmido (tbu): ao recobrir o bulbo de um termômetro com algodão encharcado com água, notar-se-á inicialmente uma diminuição da temperatura indicada pelo termômetro. Após algum tempo, essa temperatura permanecerá constante num determinado valor, dita essa, a temperatura de bulbo úmido. Não havendo alteração nas condições do ar e enquanto o algodão estiver encharcado, o termômetro indicará a mesma temperatura.
- Umidade absoluta (H): é a massa de vapor contida na unidade de massa de ar seco ou pode também ser dada em termos de pressão parcial, representadas pelas equações 1 e 2. 𝐻 =
2.2 Psicrômetro
O psicrômetro é um instrumento composto por dois termômetros semelhantes, fixados sobre um mesmo suporte. Um desses termômetros apresenta o bulbo recoberto por tecido de algodão umedecido em água destilada, sendo denominado de termômetro de bulbo úmido e o outro com o seu bulbo seco, chamado de termômetro de bulbo seco. A temperatura do termômetro de bulbo úmido é sensivelmente menor do que a do termômetro de bulbo seco, que marca a temperatura ambiente. Tal diferença de temperatura entre os termômetros é a informação fundamental para o estudo de umidade relativa. Tem-se, na Figura 2, a representação de um psicrômetro. Figura 2 – Psicrômetro. Fonte: Leão (2005)
3. PARTE EXPERIMENTAL
3.1 Materiais utilizados
- Psicômetro;
- Água destilada. A Figura 3 apresenta o aparato experimental utilizado na prática. Figura 3 – Aparato experimental. 1 – Base de plástico com furo na parte traseira para fixção em parede; 2 – Termômetro de bulbo úmido; 3 – Termômetro de bulbo seco; 4 – Cordão de algodão para manter o bulbo úmido; 5 – Reservatório para água. Fonte: Elaboração própria (2019)
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Após a realização do procedimento experimental e da obtenção das temperaturas de bulbo seco (tbs) e bulbo úmido (tbu) em diferentes ambientes, criou- se a Tabela 1. Tabela 1 – Medições de temperatura realizadas. Ambientes Tbs (°C) Tbu (°C) 1 24 20 2 27 25 3 22 18 Fonte: Elaboração própria (2019) Através da carta psicrométrica, obtiveram-se os valores de umidade absoluta (H) e umidade de saturação (Hs). Os valores estão descritos na Tabela 2. Tabela 2 – Umidade absoluta e umidade de saturação obtida através da carta psicrométrica. Ambientes H (kg H 2 O/kg ar seco) Hs (kg H 2 O/kg ar seco) 1 0,014 0, 2 0,018 0, 3 0,0116 0, Fonte: Elaboração própria (2019) A partir da equação 2, foi possível obter o valor da pressão parcial do vapor d’água na mistura. Foi pesquisado, na literatura, o valor da massa molar da água (𝑀𝐻 2 𝑂) e do ar seco (𝑀𝑎𝑟 𝑠𝑒𝑐𝑜), encontrando 18 g/mol e 29 g/mol, respectivamente. Utilizou-se a pressão total na unidade no SI, Pascal, correspondente a 1 atmosfera, 101325 Pa. Com os dados obtidos, calcularam-se os valores da pressão parcial do
vapor d’água (𝑝𝐻 2 𝑂 ) na mistura para os três ambientes. Os valores estão dispostos na Tabela 3. Tabela 3 – Pressão parcial do vapor d’água na mistura Ambientes 𝒑𝑯𝟐𝑶 (Pa) 1 2235, 2 2855, 3 1858, Fonte: Elaboração própria (2019) A partir da equação 3, utilizando o Hs, foi possível obter o valor da pressão parcial do vapor d’água na mistura. Os resultados foram apresentados na Tabela 4. Tabela 4 – Pressão parcial da água na temperatura do gás Ambientes 𝒑𝑯𝟐𝑶 (Pa) 1 2855, 2 3468, 3 2546, Fonte: Elaboração própria (2019) A umidade percentual foi calculada a partir da equação 4, relacionando a umidade absoluta com a umidade de saturação na temperatura do gás. Os resultados estão na Tabela 5.
4.1 Erros associados à prática
- Movimentação do instrumento: o fato de haver movimentação do instrumento no momento da prática experimental e de coleta dos dados pode provocar erros nos resultados obtidos.
- Paralaxe: deslocamento aparente do nível de um líquido à medida que o ângulo de visão do observador é variado. Então, por exemplo, a pessoa que leu a indicação do termômetro deve estar com este instrumento na linha de seus olhos, pois, caso não esteja, verá uma marcação errada.
- Erro inerente do instrumento de medida: todo instrumento de medida apresenta limitações na precisão ao fazer medidas de grandezas físicas. Esta limitação do instrumento é denominada como erro inerente.
- O aparelho de medição não estava em seu perfeito estado de construção.
5. CONCLUSÃO
Neste experimento, foi possível determinar os parâmetros da temperatura de bulbo seco e bulbo úmido em três tipos de ambientes. A partir dos dados coletados, foi utilizado a carta psicrométrica para determinar e calcular os valores de umidade absoluta, de saturação, percentual e umidade relativa. Esta prática se mostrou eficiente, as medições de temperaturas ficaram de acordo com o previsto. A variação da temperatura era esperada, onde a temperatura de bulbo seco apresentou maior temperatura que a de bulbo úmido porque a temperatura de bulbo úmido cai, devido ao calor retirado para evaporar a água. O seu resfriamento é diretamente proporcional à secura do ar. Quanto mais seco o ar, maior o resfriamento. Sendo assim, quanto maior a diferença entre as temperaturas de bulbo úmido e de bulbo seco observado no ambiente 1 e 3, menor a umidade relativa; quanto menor a diferença observado no ambiente 2, maior a umidade relativa. Portanto, se o ar está saturado, nenhuma evaporação ocorrerá e os dois termômetros terão leituras idênticas. Se o ar não está saturado, a água do tecido é resfriada por evaporação até que sua temperatura caia abaixo da temperatura de calor do ar ao tecido. Sendo assim, prossegue o processo de evaporação, até que se atinja a temperatura de equilíbrio que, quando alcançada a mistura de ar e vapor, sofre um processo de resfriamento adiabático até chegar à saturação.