Fundamentos da umidade, parte 1: conceitos-chave

A consequência prática dessa definição é que a UR depende fortemente da temperatura: uma pequena mudança de temperatura produz grandes variações de UR mesmo que o conteúdo de água não mude.

O ponto de orvalho (Td) é a temperatura à qual é preciso resfriar o ar para que se sature de vapor de água. Ao contrário da UR, é independente da temperatura ambiente e se relaciona diretamente com o conteúdo real de água: indica a temperatura em que ocorrerá condensação. Abaixo de 0 °C é chamado de ponto de geada (Tf).

A umidade absoluta (a), em gramas por metro cúbico, mede diretamente a quantidade de água presente e depende fortemente da pressão do gás. A razão de mistura (x) expressa a massa de vapor de água por quilograma de gás seco, também dependente da pressão, e é útil em cálculos de ventilação. A entalpia (h) representa o conteúdo energético total do ar úmido em relação a um estado de referência e é usada sobretudo em HVAC.

Quando o ar é aquecido, a pressão de saturação aumenta rapidamente —o ar quente pode conter muito mais vapor de água que o ar frio—. Como a pressão parcial do vapor não muda, a umidade relativa cai, mesmo que não se tenha retirado nenhuma molécula de água.

Um exemplo concreto: ar externo a −14 °C e 60 % UR entra em um edifício aquecido a +21 °C. Mantendo constante o conteúdo de água, a UR cai para cerca de 5 %, um valor geralmente considerado seco demais para o conforto. Nada mudou na quantidade de água; só mudou a temperatura, e com ela a referência contra a qual a UR é calculada.

A lei de Dalton estabelece que a pressão total de uma mistura de gases é a soma das pressões parciais de cada componente. Ao aumentar a pressão total, todas as pressões parciais aumentam proporcionalmente.

Por isso, em um sistema de ar comprimido, aumentar a pressão “retira” água do ar: a pressão parcial do vapor sobe e alcança a pressão de saturação antes, provocando condensação. Esse efeito é chave para entender por que o ponto de orvalho medido à pressão do sistema difere do medido à pressão atmosférica.

Em uma sala limpa, manter 40 % UR (±2 %) a 20 °C (±1 °C) é difícil justamente porque a UR depende da temperatura: cada oscilação térmica move a UR. Em contraste, a 40 % UR e 20 °C o ponto de orvalho é de 6,0 °C, e controlar sobre uma faixa estreita de ponto de orvalho torna o controle ambiental mais fácil e economiza energia.

O caso extremo é o ar comprimido: abaixo de 1 % UR a medição de umidade relativa resulta praticamente inútil por sua pobre resolução, enquanto o ponto de orvalho oferece uma diferenciação significativa e permite cumprir as normas de qualidade de ar comprimido. Na parte 2 desta série vemos como tudo isso se traduz na medição prática.