MEDIÇÃO DE UMIDADE IMPORTÂNCIA & APLICAÇÕES DO CONTROLE DE UMIDADE QUALIDADE DO AR • Cada um de nós inspira pelo menos 15.000 litros de ar por dia, e passamos a maior parte do tempo em espaços fechados. • A má qualidade do ar causa irritação da pele, mucosas e órgãos respiratórios. Provoca também dores de cabeça, fadiga e diversas doenças. • A umidade ambiente tem papel importante na qualidade do ar. O nível ideal de umidade é entre 40 e 60% UR. Se a umidade é alta. • Em alta temperatura. vírus vivem mais tempo e são mais facilmente inalados com partículas de poeira. • Em baixa umidade. aumenta a proliferação de bactérias e o crescimento de fungos (mofo).QUALIDADE DO AR • Em alta umidade. . nosso corpo sua para que a evaporação reduza sua temperatura. a evaporação é reduzida e o corpo gasta mais energia. causando fadiga. .APLICAÇÕES Mais aplicações durante a exposição técnica ... MEDIÇÃO DE UMIDADE DEFINIÇÕES E TERMINOLOGIA . DEFINIÇÕES DE UMIDADE • UMIDADE (HUMIDITY): Expressa o conteúdo de vapor de água em gases. . • PSICROMETRIA: Trata das propriedades termodinâmicas de gases úmidos. • UMIDADE (MOISTURE): Expressa a quantidade de água em um sólido ou líquido que pode ser retirada sem alterar suas propriedades químicas. 04 0.03 0.02 1 0.COMPOSIÇÃO DO AR • O ar é uma mistura de vários gases: Componente Nitrogênio Oxigênio % Volume 78 21 % Peso 75 23 Argônio Dióxido de Carbono Outros 1 0.01 • Lei de Dalton: “A pressão total de um gás é a soma das pressões individuais de seus componentes” . PRESSÃO DE VAPOR • A água em estado gasoso é mais um componente do ar. • A pressão de vapor de água tem um valor máximo que depende da temperatura. Acima desta ocorre condensação. Ar quente pode reter mais água. . • A „Pressão de Saturação de Vapor de Água‟ define a máxima quantidade de água que o ar a uma dada temperatura pode conter. com uma determinada „Pressão de Vapor de Água‟ relacionada à quantidade de água presente no ar. PS em mbar 700.00 600.00 300.00 800.FÓRMULA DE MAGNUS Pressão de saturação de água x Temperatura 1100.00 100.112 e 17 .00 0.00 500.12 T Pressão de saturação (hPa) T em C.00 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Temperatura (°C) .00 900.00 400. 62 T 243.00 200.00 PS 6.00 1000. • A alta umidade agrava os sintomas da artrite.MEDICINA E SAÚDE • A eclosão de ovos de mosquito é facilitada em ambientes de alta temperatura e umidade. • Unidades de tratamento de queimados são mantidas a 32°C e 95% UR. . U R (%) 100 P VaporÁgua PSaturaçãoVaporÁgua .UMIDADE RELATIVA • Relação percentual entre a pressão de vapor e a pressão de saturação de vapor de água. a umidade relativa também aumenta. • Se em um sistema fechado a pressão do ar aumenta. a umidade relativa diminui. Aplica-se um fator de correção à pressão de saturação do vapor.UMIDADE RELATIVA • Se em um sistema fechado a temperatura aumenta. devido ao aumento da pressão de saturação de vapor. devido ao aumento da pressão de vapor de água (Lei de Dalton). . T RH P RH • Em altas pressões os gases se comportam de forma não ideal. T URmáx 0°C 100% -10°C 91% -20°C 83% -30°C 76% -40°C 70% . A pressão de saturação sobre o gelo é menor que sobre a água (“evaporação mais difícil”) .01°C (ponto tríplice da água). UR de 100% não é atingível para temperaturas negativas. • Como resultado. o estado estável é gelo.UMIDADE RELATIVA • Abaixo de 0. • O cálculo da UR usualmente continua sendo baseado na pressão de saturação de água. RH = 100%.PONTO DE ORVALHO • É a temperatura em que o ar se torna saturado de água e esta começa a condensar. • Quanto menor a temperatura de orvalho. ou seja. mais seco está o ar. permanece constante em um sistema fechado mesmo que ocorram variações de temperatura. • É uma medida de umidade absoluta. . • Na temperatura de orvalho. usando a fórmula de Magnus e de cálculo da RH%: T Magnus Psaturação RH PVaporÁgua Magnus RH% TOrvalho .PONTO DE ORVALHO • O ponto de orvalho pode ser calculado a partir da Umidade Relativa e Temperatura. Em temperatura ambiente. . por sua melhor resolução nesta condição. secagem de plástico. ar comprimido.PONTO DE ORVALHO • É utilizado na supervisão de sistemas em que a condensação é um problema (exemplo: tubulações externas) • É aplicado em medições de baixas umidades. uma variação de UR de 1% para 2% corresponde a uma variação de -36°C para -29°C no ponto de orvalho • Algumas áreas de aplicação: tratamento térmico de metais. . sem óleo e sem partículas sólidas.02% em temperatura ambiente. que equivale a umidade relativa de 0.AR COMPRIMIDO • Sistemas de ar comprimido devem produzi-lo seco. Em algumas aplicações o ar deve ter ponto de orvalho de -70°C. PVaporÁgua em mbar. • Calculada a partir da Temperatura e da Pressão de Vapor de Água: UA 216.7 PVaporÁgua 273. U A em g m .UMIDADE ABSOLUTA • Mede a massa de água em gramas contida em 1m3 de ar úmido.15 T 3 T em C. • Entalpia específica.OUTRAS GRANDEZAS • Razão de umidade. • Temperatura de bulbo úmido. • Umidade específica. • Atividade de água. • Fração molar. . responsável pela proliferação de fungos e bactérias. • O grão de arroz deve ser estocado seco.AGRO-INDÚSTRIA • Exportador de café aufere mais receita em exportações quando a carga é monitorada por data logger de temperatura e umidade. . para manter baixa a atividade de água. com umidade de 14 a 22%. que pode causar até mesmo incêndios. MEDIÇÃO DE UMIDADE REQUISITOS DE MEDIDORES DE UMIDADE . REQUISITOS CRÍTICOS São críticos em medição de umidade os seguintes requisitos: • Compatibilidade com o meio • Faixa de operação (umidade e temperatura) • Precisão . Etanol • Tolerância à condensação Alguns sensores de umidade não podem ser molhados (?!?) • Limites de pressão Seleção do sensor e sua forma de montagem . Acetona. Principais problemas: • Contaminação química Fontes típicas de problemas: Amônia.COMPATIBILIDADE COM MEIO Os sensores de umidade não podem ser totalmente encapsulados. A parte ativa do sensor deve estar em contato com o meio. • Os vapores de Amônia derivados dos excrementos de aves são altamente prejudiciais aos circuitos eletrônicos.AGRO-INDÚSTRIA • Incubação em aviários tem sua condição ideal a 37°C e 60% UR. Em baixa umidade os pintos nascem mutilados por não conseguir se desprender do ovo. e poucos sensores resistem neste ambiente. . 0 a 100%RH • Limites combinados de temperatura x umidade Nem sempre todas as combinações extremas são permitidas • Limites de pressão Seleção do sensor e sua forma de montagem .FAIXA DE OPERAÇÃO • Limites de temperatura e umidade Extremos típicos: -40 a 120°C. . A alta temperatura (300°C) impõe dificuldades na medição.ALIMENTOS • O processo de cozimento de pães e biscoitos requer controle da temperatura e umidade para garantir a qualidade. PRECISÃO Cuidado com informações incompletas. o que não é o suficiente. Medidores de umidade têm várias fontes de imprecisão significativas: • Precisão diferente para diferentes valores de umidade • Erro por variação da temperatura do sensor • Erro por variação da temperatura da eletrônica Além de erros menores por histerese e repetibilidade Erros de 2% em um ponto e 5% em uma faixa ampla de operação é muito bom para UR . Geralmente é dado apenas um número para a precisão. ficando com manchas brancas.ALIMENTOS • Sal deve ser conservado em umidade abaixo de 75%. Açúcar refinado para exportação deve ter no máximo 0. • O chocolate quando exposto a umidade não controlada muda de sabor e memo ao retornar ao ambiente seco tem sua aparência alterada. • Açúcar deve ser conservado em umidade abaixo de 65%.04% de umidade. . MEDIÇÃO DE UMIDADE MÉTODOS DE MEDIÇÃO DE UMIDADE . • Resultado depende da temperatura escolhida. . pois níveis diferentes de energia térmica são necessários para liberar a água de suas diferentes ligações com a amostra. • Útil como método de comparação entre amostras de um mesmo produto. • Secagem termina quando o peso da amostra deixa de variar ou se sua temperatura se eleva subitamente (fim da evaporação).POR SECAGEM • Umidade determinada pela diferença de peso antes e após a secagem. .AGRO-INDÚSTRIA • Produção leiteira depende fortemente do micro-clima em qua as vacas repousam. comem cevada e recebem massagem. • Gado de corte no Japão é confinado em ambiente climatizado com música. especialmente da temperatura e umidade. ESPELHO RESFRIADO • Uma superfície espelhada exposta ao gás a ser medido é resfriada até que ocorra condensação. • Um sensor mede a temperatura do espelho nesta condição. que corresponde à temperatura de orvalho da amostra. . • Um sistema ótico detecta a condensação e regula a intensidade do resfriamento para manter fina a camada de condensação. • Equipamento não portátil. . utilizado tipicamente em laboratório como referência de calibração.ESPELHO RESFRIADO • Método muito preciso. • Pouco tolerante a poeira e outras contaminações. que conseqüentemente esfria. denominada “Temperatura de Bulbo Seco”. sua leitura será inferior à temperatura ambiente e se denomina “Temperatura de Bulbo Úmido”. • Se um termômetro mede a temperatura em um tecido molhado submetido a uma corrente de ar.BULBO SECO E BULBO ÚMIDO • A água evapora mesmo à temperatura ambiente. . • Um segundo termômetro mede a temperatura do ar. A energia necessária à evaporação vem da própria água. BULBO SECO E BULBO ÚMIDO • A Carta Psicrométrica permite o cálculo da umidade ambiente a partir destas 2 temperaturas. . BULBO SECO E BULBO ÚMIDO Medida pouco precisa: • Em baixa umidade, a diferença entre as temperaturas chega a 15°C, causando demora na estabilização. • Erro de 0,5°C na leitura da temperatura do bulbo úmido pode resultar em erro de 10% na umidade relativa. • Forte dependência da calibração dos termômetros. • Pouco prático: Requer circulação de ar e reposição da água que mantém o bulbo úmido. CONTROLE DE ELETRICIDADE ESTÁTICA • Descargas eletrostáticas são prejudiciais para componentes eletrônicos e perigosas em áreas industriais com risco de explosão. • O ar úmido contribui na dissipação de cargas eletrostáticas pelo aumento da condutividade de superfícies devido ao acúmulo de umidade. • Umidade entre 40% e 60% é adequada tanto para reduzir o efeito das descargas eletrostáticas quanto prevenir corrosão. CONTROLE DE ELETRICIDADE ESTÁTICA ATIVIDADE CAMINHAR EM PISO DE VINIL CAMINHAR EM CARPETE LEVANTAR DE ALMOFADA PEGAR UM SACO DE POLIETILENO TENSÃO ARMAZENADA 20% UR 12kV 35kV 18kV 20kV 80% UR 250V 1,5kV 1,5kV 600V por sua vez provoca incêndios .CONTROLE DE ELETRICIDADE ESTÁTICA • Na produção de micro-fibras sintéticas a umidade baixa demais facilita a geração de eletricidade estática que. . . elevando sua temperatura para a faixa de 200°C.CONDUTIVIDADE TÉRMICA • Composto por 2 termistores. • A diferença entre as resistências dos 2 termistores é proporcional à Umidade Absoluta. Um é selado em uma atmosfera de Nitrogênio seco e o outro exposto ao ar. • O termistor exposto ao ar úmido fica mais frio pela maior condutividade térmica da água. • A mesma corrente circula por ambos os termistores. • Apresenta erros se o gás em medição tem propriedades térmicas diferentes do Nitrogênio. . • Boa resistência a atmosferas agressivas. • Apresenta erro quando ocorre variação da temperatura.CONDUTIVIDADE TÉRMICA • Aplicado em altas temperaturas (300°C). • Tempo de resposta pequeno (ms). • Aplicado principalmente em climatologia e aviônica. .ABSORÇÃO DE LYMAN-ALFA • Baseado na geração de radiação ultra-violeta e absorção desta pelo vapor de água presente no espaço entre o emissor e o receptor. • Baseado na variação de absorção da energia eletromagnética (50 a 1300MHz) causada pela grande diferença entre a constante dielétrica da água e de materiais secos.RF E MICROONDAS • Aplicado na medição de quantidade de água em sólidos não condutivos. • Permite a detecção de baixíssimas concentrações de água (<50ppm). • Amostra do material deve ser condicionada e inserida em uma câmara com eletrodos. . • Um receptor mede em comprimento de onda não absorvido pela água e o outro em comprimento de onda absorvido pela água. e dois receptores medem a luz refletida pelo material em análise (sólido). .INFRA-VERMELHO (NIR) NIR – Near Infrared • A água absorve a luz de determinados comprimentos de onda próximas ao infravermelho (1450. • Luz em vários comprimentos de onda é emitida. 1950 e 3000nm). INFRA-VERMELHO (NIR) • O conteúdo de água do material é calculado a partir destas 2 medidas. • Permite medição “On-Line” de umidade em uma esteira transportadora de grãos. pó ou folhas. . LASER TDL • Baseia-se em princípio semelhante ao NIR. . • Permite monitoração “On-Line” em dutos. a luz é medida por um detector. aplicado à medida de umidade em gases. • Após atravessar a amostra gasosa. • Um diodo laser sintonizável (TDL) emite luz em diferentes comprimentos de onda próximos a um comprimento de onda absorvido pela água. que calcula a quantidade de água misturada no gás. a umidade do couro ficará entre 16% e 17%. deve ser estocado em locais em que a Umidade Relativa do Ar esteja em torno de 60%. superfície.COURO • O excesso ou a falta de umidade no couro provocam alterações na densidade. • Ao ser armazenado nos curtumes. flexibilidade e elasticidade. nível aceito como ideal para manter suas propriedades físicas estáveis e prevenir o surgimento de fungos. . com isso. não opera para UR<12%. • Tecido impregnado com cloreto de lítio aquece por circulação de corrente. Quando o equilíbrio é atingido. • Resposta lenta. a temperatura medida pelo sensor corresponde à temperatura de orvalho. A evaporação da umidade causa aumento da resistência e conseqüente redução do aquecimento e evaporação.SENSOR DE CLORETO DE LÍTIO • Aplicado na medição direta do ponto de orvalho. . permite a medição da quantidade de água nestes líquidos. . • Baseado na variação da capacitância causado pela penetração de moléculas de água nos poros do dielétrico formado por óxido de Alumínio. • Insensível às grandes moléculas dos hidrocarbonetos.SENSOR CAPACITIVO DE ÓXIDO DE ALUMÍNIO • Aplicado na medição de umidade em gases e hidrocarbonetos líquidos. . • Livros e documentos são melhor conservados a 18°C e 50% UR. • Negativos e Slides fotográficos têm a condição ótima de conservação a –18°C e 30% UR. o ambiente ideal deve estar a 20°C e 50%UR.CONSERVAÇÃO • Em museus. • Impedância medida reduz com o aumento da umidade relativa (relação exponencial).SENSOR RESISTIVO • Medem a variação de impedância de um sal ou polímero condutivo. Excitação em corrente alternada. . • Boa resistência química. . limitando sua aplicação em alta umidade. • Alto valor da impedância limita a aplicação em baixas umidades.SENSOR RESISTIVO • Impedância do sensor sensível também a variações na temperatura. • Aplicação freqüente em equipamentos de medição de umidade relativa ambiente de baixo custo. • Muitos modelos não toleram condensação. .SENSOR CAPACITIVO TIPO POLÍMERO • Baseado na variação das propriedades dielétricas de um polímero sólido em função da variação da umidade relativa. • Aplicados de 0 a 100%UR e resistentes à condensação. • Relação UR x Capacitância não é linear. Capacitância cresce com o aumento da UR. • Modelos de maior qualidade apresentam excelente estabilidade e precisão.SENSOR CAPACITIVO TIPO POLÍMERO • Ampla faixa de temperatura: -50 a +120°C. • Boa resistência química. • Alguns modelos incorporam circuito eletrônico que condiciona o sinal do sensor. . podendo alguns modelos operar a 200°C. aparência e dimensões. para garantir sua resistência.SECAGEM • Fornos de secagem com monitoração da umidade podem interromper o aquecimento automaticamente quando a umidade desejada é atingida. . reduzindo o consumo de energia. • O processo de secagem de tijolos e cerâmicas exige sua exposição progressiva a níveis decrescentes de umidade e crescentes de temperatura. • No processo de produção de plástico. secadores precisam operar com ponto de orvalho de até -40°C. .AMOSTRAGEM DE GÁS EM MEDIÇÃO DE UMIDADE • Aplicado quando o gás a ser medido é contaminado e esta contaminação pode ser filtrada ou quando a pressão e/ou temperatura estão fora da faixa admitida pelo sensor. linha de amostragem e sensor de umidade devem ser aquecidos para evitar condensação. • Se o ponto de orvalho da amostra é superior a temperatura ambiente. MEDIÇÃO DE UMIDADE PADRÕES DE CALIBRAÇÃO DE HIGRÔMETROS . • PADRÕES PRIMÁRIOS: Se baseiam em princípios fundamentais: Higrômetro Gravimétrico.PADRÕES DE UMIDADE • Podem ser sistemas de medição de umidade ou de geração de atmosferas com umidade conhecida. Gerador de 2 pressões. Gerador de 2 vazões. . Psicrômetro. com menor precisão: Espelho resfriado. • PADRÕES DE TRANSFERÊNCIA: Se baseiam em princípios fundamentais. Gerador de 2 temperaturas. PADRÕES DE UMIDADE • PADRÕES SECUNDÁRIOS: Não se baseiam em princípios fundamentais. .Precisam ser calibrados a partir de um padrão primário ou de transferência: Sensor resistivo. Óxido de Alumínio e principalmente Capacitivos com Polímero dielétrico. PADRÕES DE UMIDADE • SOLUÇÕES SALINAS: Atmosfera com umidade relativa conhecida é gerada no espaço com ar acima de uma solução salina em água. tanto em laboratório como no campo. • Método simples e largamente empregado na calibração de instrumentos de umidade. • Tipicamente são utilizados duas soluções diferentes para a calibração de um instrumento. . Uma de baixa e outra de alta umidade. .INFORMÁTICA E LABORATÓRIOS • Salas com computadores devem estar preferencialmente a 23°C e 50% UR. • Laboratórios de metrologia dimensional exigem tipicamente temperatura de 20°C 0.3 C e umidade de 60% 10%UR. 8 98.2 0.5 30 35 40 45 50 11.7 33.4 32.3 0.2 97.3 0.2 0.TABELA DE GREENSPAN Temp ( C) LiCl (UR%) MgCl2 (UR%) NaCl (UR%) K2SO4 (UR%) 0 5 - 33.4 0.9 97.5 .5 75.4 0.3 0.1 74.4 96.1 0.1 0.3 0.1 31.2 75.5 75.5 0.1 0.4 0.6 31.7 75.7 0.1 30.2 32.5 0.6 97.2 0.5 74.1 0.4 0.1 98.2 11.8 0.3 11.3 98.1 32.1 0.3 11.1 0.2 97.7 74.3 75.2 0.1 0.5 1.1 0.2 0.2 0.2 11.1 0.8 0.9 10 15 20 25 11.3 0.2 0.2 0.1 0.5 33.2 0.6 75.3 0.6 0.7 96.1 75.8 0.3 11.6 0.0 96.9 74.4 0.1 95.3 33.2 0.3 33. • A aferição em laboratório é tipicamente também realizada em uma única temperatura. as condições de temperatura e umidade muitas vezes se afastam da condição de aferição. • No processo. • A estabilidade da calibração ao longo do tempo pode ser afetada pela atmosfera do sistema. . resultando em erros não previstos.PRECISÃO • Fabricantes usualmente indicam a precisão do sensor ou instrumento de umidade a uma dada temperatura (tipicamente 25°C). PRECISÃO • Padrões de transferência têm incertezas da ordem de 1% de UR.5% de UR. . • Todos estes fatores combinados resultam em precisão final entre 2 e 5% para os medidores de umidade de boa qualidade. e padrões secundários de 1. PROCESSOS INDUSTRIAIS Processo Polimento de lentes Fabricação de filmes Revelação de filmes Cervejaria Fabricação de cerveja Couro Curtido Vegetal Curtido ao Cromo Armazenagem Farmacêutica Fabricação de remédio Cristal Corte Sala de laminação de polivinil Mecânica Usinagem de engrenagem Fumo Fabricação de cigarro Têxtil (algodão) Cardagem Fiação Óptica Fotográfica Temperatura (ºC) 27 23-24 21-24 4-8 21 49 10-16 21-27 21-24 13 24-27 21-27 24-27 24-27 UR (%) 80 40-65 60 50-70 75 75 40-60 10-50 40-60 15 50-60 55-65 50-60 50-60 . MEDIÇÃO DE UMIDADE PRODUTOS NOVUS PARA MEDIÇÃO & CONTROLE DE UMIDADE . Operação de -40 a 120°C. corrente ou Modbus. Saídas em tensão. • Sensor capacitivo de alta qualidade.RHT-WM & RHT-DM • Para aplicações em parede ou duto. 0 a 100%UR . . Saídas em tensão ou Modbus.RHT-RM • Para aplicações em conforto ambiental. DATA LOGGER PINGÜIM Data logger portátil para temperatura e umidade . IP65.DATA LOGGER PINGÜIM • Interface de comunicação por infra-vermelho com PC ou Palm. . • Alojamento resistente à água. Alcance até 1m. • Faixa de aplicação: -40 a 85°C. 0 a 100%UR. Servidor HTML. Envio de e-mail. Data Logger. • Módulo de aquisição de dados com Ethernet.FIELD LOGGER & WS10 • Data Logger para 8 canais com comunicação Modbus. . Telemetria por Celular. .INDICADORES & CONTROLADORES • Indicadores e controladores para umidade. temperatura e demais variáveis de processo. . • Comunicação RS232.CONFIGURADOR TxConfig • Configuração dos modelos com saída em corrente ou tensão. CONFIGURADOR DigiConfig • Configuração dos modelos com comunicação Modbus . FIM OBRIGADO ! .