Teoria 7 da Humidity Academy - A tecnologia de bulbo úmido/bulbo seco (psicrômetro)

A medição da temperatura de bulbo úmido e seco é uma técnica comumente usada e amplamente aceita para controlar a umidade relativa em câmaras ambientais. A norma ASTM E 337-02 (2007) analisa em detalhes a técnica de bulbo úmido e seco. De acordo com essa norma, a precisão que geralmente pode ser esperada no caso de um dispositivo ventilado de bulbo seco e úmido está na faixa de 2 a 5 %rh.

A precisão geralmente alcançada no caso de um dispositivo ventilado de bulbo seco e úmido é aceitável no caso de câmaras ambientais em que a estabilidade e a uniformidade da temperatura são especificadas com precisão de 1 grau C, porque uma incerteza de 1 grau C com 95% de confiança k=2 na temperatura resulta automaticamente em uma incerteza de 5 a 6 %rh com 95% de confiança k=2 em alta umidade. No entanto, algumas câmaras que são especificadas com uma variação de 0,3 a 0,5 °C permitem e exigem um melhor controle de umidade.

Prós e contras da técnica

Embora a técnica de medição de bulbo úmido e seco tenha uma base teórica sólida, o problema é que ela é simples apenas na aparência, o que leva muitos usuários a renunciar à cautela e à precisão necessárias para obter resultados precisos. A seguir, exploraremos os requisitos negligenciados mais comuns e outros problemas.

Prós:

Medição simples e fundamental

Preço baixo

Boa estabilidade se operado de forma correta e consistente

Tolerante à condensação sem danos

Cons:

Alta incerteza

Requer treinamento e habilidade para uso e manutenção

Os resultados devem ser calculados

Requer uma grande amostra de ar

O processo adiciona vapor de água à amostra

Muitas variáveis causam maior incerteza

Desconsiderar os requisitos básicos da técnica

Na prática, há uma tendência de desconsiderar alguns dos seguintes requisitos da técnica de bulbo úmido e seco:

Coeficiente psicrômetro: É usado para estabelecer o gráfico psicrométrico que converte as leituras de temperatura de bulbo úmido e seco em umidade relativa. Esse coeficiente deve ser determinado para cada projeto específico de psicrômetro e, em particular, para cada projeto de bulbo úmido.

Pressão barométrica: Os gráficos psicrométricos geralmente são válidos para a pressão barométrica “padrão” e exigem uma correção para outras pressões.

Correspondência dos termômetros: Os termômetros de bulbo úmido e seco não só devem ser precisos, mas também devem ser combinados de modo a minimizar o erro nas leituras de depressão da temperatura (ou diferença de temperatura).

Interferências durante as medições

Em uma câmara ambiental, podem ocorrer erros de medição devido à má escolha do local de montagem dos termômetros de bulbo úmido e seco. Esse é o caso quando os termômetros são instalados muito próximos de uma fonte de umidade (fornecimento de água para o bulbo úmido, injetor de vapor, etc.). Também podem ocorrer erros quando os termômetros estão muito próximos das paredes da câmara.

Manuseio e manutenção inadequados

O manuseio adequado e a manutenção frequente são os principais requisitos da técnica de bulbo úmido e seco. A medição ruim é frequentemente resultado do seguinte:

Dirty Wick

O pavio nunca deve ser tocado diretamente com os dedos. Um novo pavio deve ser inundado com água destilada para remover qualquer contaminação. Em uma câmara ambiental, o pavio é continuamente ventilado e tende a ficar sujo depois de algum tempo. Do ponto de vista da manutenção, esse é provavelmente o aspecto mais preocupante da técnica de lâmpada seca e úmida.

O pavio não foi puxado adequadamente

O pavio deve cobrir suficientemente o termômetro de bulbo úmido para minimizar erros devido à condução de calor ao longo da haste do termômetro. O pavio também deve estar em contato próximo com a superfície do termômetro.

O pavio não está realmente úmido

Um pavio muito velho ou que tenha secado pode não fornecer água suficiente. Um pavio adequadamente o pavio úmido deve ter uma aparência esmaltada.

Precisão típica da técnica

A maioria dos problemas mencionados acima tem influência direta sobre a precisão da técnica de bulbo úmido e seco. Especificamente, a maioria dos erros aparece na medição da temperatura de bulbo úmido e da depressão da temperatura.

Considerando apenas as incertezas na medição da temperatura e no coeficiente psicrométrico, a Norma ASTM #E 337-02 (2007) indica que a faixa de erros para dispositivos ventilados de bulbo úmido e seco vai de 2 a 5 %rh.

Um erro de 2%rh corresponde a um erro de 0,1 °C na depressão da temperatura e de 0,2 °C na temperatura de bulbo seco, enquanto um erro de 5%rh corresponde a um erro de 0,3 °C na depressão da temperatura e de 0,6 °C na temperatura de bulbo seco. O fator mais importante é a precisão da medição da depressão da temperatura.

Levando em conta as muitas outras fontes potenciais de erro, a precisão efetiva dos dispositivos de bulbo úmido e seco instalados na maioria das câmaras ambientais não é melhor do que 3 a 6 %rh. O erro tende a ser maior em baixa umidade e baixas temperaturas, onde as leituras são geralmente muito altas.

Limitações operacionais da técnica de bulbo úmido e seco

Além das limitações relacionadas à precisão, a técnica de bulbo úmido e seco tem outras limitações que podem ser importantes no caso das câmaras ambientais:

Nenhuma medição abaixo do ponto de congelamento.

Adiciona água ao ambiente (um problema com câmaras que operam com baixa umidade).

Resposta lenta e, portanto, características de controle ruins. A temperatura de bulbo úmido reage lentamente às mudanças na umidade devido à massa do termômetro de bulbo úmido e do pavio. A reação lenta às mudanças de temperatura se deve ao tempo necessário para que o suprimento de água se adapte.

Requer um suprimento de água e, portanto, pode suportar o crescimento de microrganismos.

A calibração pode ser difícil.

Saiba mais sobre umidade no vídeo a seguir: “Relative Humidity Measurement Explained"

Veja as postagens anteriores do blog:
Teoria 1 - O que é umidade
Teoria 2 - Umidade relativa, pressão e temperatura
Teoria 3 - Umidade e pressão de vapor
Teoria 4 - Definições de umidade: Concentração de vapor
Teoria 5 - Efeito da temperatura e da pressão em % rh
Teoria 6 - Academia de umidade Teoria 6 - O sensor capacitivo

Atenção à parte 8 da Humidity Academy Theory.