Higrômetro

Um valor relativo sempre se refere à comparação de duas quantidades e geralmente é expresso em porcentagem. Com a umidade relativa, a quantidade atual de umidade não é comparada à quantidade de ar seco ou úmido, mas sim à quantidade máxima de vapor de água que o ar pode reter nas respectivas condições. Desta forma, o valor máximo de umidade relativa que pode ser medido é 100 %. Pelo contrário podem ser dados valores de umidade relativa muito para a umidade do material que também pode ser medida, em que o teor de água está relacionado com a substância seca do material. A quantidade máxima de vapor de água que o ar pode absorver é chamada de quantidade de saturação.

Como esse valor de saturação depende da temperatura e da pressão, a umidade relativa varia com as mudanças de temperatura ou pressão, mesmo sem a adição ou remoção de vapor de água. Quantidades de vapor de água maiores que as quantidades de saturação são liberadas com água líquida. As flutuações da pressão atmosférica têm uma influência relativamente pequena, mas devem ser levadas em consideração, especialmente em medições muito sensíveis e na calibração de um higrômetro. No entanto, em aplicações com ar comprimido, a relação entre a umidade e a pressão atmosférica desempenha um papel importante.

O ar quente pode absorver mais vapor de água do que o ar frio e mais a baixa pressão atmosférica do que a alta pressão atmosférica. Se o ar contendo vapor de água for resfriado a tal ponto que a umidade relativa atinja 100 %, qualquer redução adicional da temperatura causará a formação de água líquida a partir do excesso de vapor de água. Essa água é chamada de condensação. A temperatura na qual a umidade relativa alcança 100 % é chamada de temperatura do ponto de orvalho. Como o ar quente esfria em superfícies frias, a condensação também pode se formar em superfícies frias em ambientes quentes. Este efeito é fácil de observar quando os usuários de óculos passam do frio para ambientes quentes e forma-se condensação em seus óculos. A temperatura da superfície na qual a condensação depende da temperatura e da umidade do ar. Muitos tipos de higrômetro indicam adicionalmente o ponto de orvalho junto com a temperatura e a umidade do ar.

Tabela 1: Ponto de orvalho à pressão atmosférica normal em função da temperatura e umidade do ar.

Nem todos os higrômetro cobrem a faixa de medição da umidade relativa do ar de 0 a 100 %. No entanto, para a maioria das aplicações isso não é necessário. Contudo, é importante notar que a precisão de um higrômetro geralmente não é constante em toda a faixa de medição. Observe a indicação de precisão e se ela é suficiente para sua aplicação.

Quase todos os higrômetros digitais medem, além da umidade relativa, também a temperatura do ar. Esses dispositivos são também denominados como termohigrômetros. Muitos modelos determinam e indicam o ponto de orvalho a partir da umidade relativa e da temperatura do ar. Alguns higrômetros também exibem a umidade absoluta em gramas por metro cúbico ou a temperatura de bulbo úmido. Um higrômetro com um sensor de infravermelho adicional ou um sensor de temperatura de superfície também pode medir diretamente a temperatura de uma superfície. Outros tipos de dispositivos possuem de sensores adicionais com os quais a pressão do ar ou valores adicionais de qualidade do ar, como o teor de CO2, a quantidade de partículas ou a concentração de formaldeído, podem ser determinados.

Quando um higrômetro é usado como registrador de dados, é importante considerar período de tempo durante o qual os dados podem ser registrados. O número de valores de medição que podem ser armazenados é limitado, entre outras coisas, pela capacidade da memória. Portanto, para medições de longo prazo, a taxa de amostragem desempenha um papel importante. No caso de um higrômetro que funcione com pilhas, a vida útil da bateria também desempenha um papel ao determinar o período máximo durante o qual os dados podem ser registrados. Alguns higrômetros armazenam os dados em cartões micro SD intercambiáveis, enquanto outros modelos são pequenos e compactos, semelhantes a uma memória USB, e podem ser conectados diretamente à entrada USB de um PC ou laptop para ler a memória.

O higrômetro pode ser equipado com uma interface para transferência de valores de medição atuais ou armazenados para um computador. Frequentemente, é incluído um software especial com o higrômetro que simplifica a análise de dados e a configuração para a próxima medição. Os higrômetros para áreas sensíveis na indústria ou logística também costumam ter interfaces analógicas ou de comutação para controlar os processos automaticamente.

Alguns plásticos também reagem bem à umidade relativa do ambiente. Com sensores de polímeros amplamente utilizados atualidade, é possível determinar a umidade diretamente através da mudança na resistência elétrica ou na capacitância elétrica. Na maioria dos casos, esses higrômetros digitais compactos são equipados com um componente adicional para medição de temperatura. A partir dos valores medidos de temperatura e umidade relativa, um higrômetro devidamente equipado também pode determinar a umidade absoluta e o ponto de orvalho.

A temperatura ambiente cai quando a água evapora. Isso pode ser notado em seu próprio corpo quando você fica ao ar livre por um longo período com roupas molhadas. Suar no verão e na sauna é um processo ativo de resfriamento para regular a temperatura corporal. Quanto mais seco o ar ambiente, mais eficaz será o processo de resfriamento. Se o ar enriquecido com umidade for expelido para longe da fonte de umidade, o ar seco poderá entrar rapidamente e repor a umidade. Para determinar o efeito de resfriamento da evaporação, a temperatura pode ser medida em um termômetro seco e outro úmido.

Como a diferença de temperatura está diretamente relacionada à umidade relativa do ar, é possível determinar a umidade a partir da temperatura úmida e seca. Um higrômetro que funciona com base nesse princípio também é denomina psicrômetro. Quando usado corretamente, esse tipo de higrômetro tem uma precisão entre 0,5 e 1,0 %, o que os torna muito precisos. Para fazer isso, entretanto, o termômetro úmido deve estar constantemente rodeado de ar. Os tipos mais comuns de higrômetros nos quais o ar úmido é removido são o psicrômetro de Assmann por aspiração e o psicrômetro centrífugo. Enquanto o higrômetro de Assmann utiliza um ventilador integrado para gerar a troca de ar, o higrômetro centrífugo é, como o seu próprio nome diz, centrifugado.

O higrômetro que utiliza o efeito de evaporação para medir a umidade relativa sempre determina a temperatura do ar como a temperatura do termômetro seco e a temperatura do bulbo úmido como a temperatura do termômetro umidificado. A temperatura de bulbo úmido também é chamada bulbo úmido. Este valor indica, por exemplo, até que ponto o ar, nos valores atuais, pode ser resfriado por evaporação.

Se o ar úmido esfriar, a umidade relativa aumenta, mesmo que não seja adicionada água do exterior. Como a quantidade de saturação é menor em baixas temperaturas, o ar frio pode reter menos vapor de água e liberar o excesso de água na forma de neblina, chuva ou orvalho. Este efeito pode ser usado para medir a umidade relativa. Para fazer isso, um pequeno espelho é resfriado até que a água do orvalho sobre superfície fria. A umidade relativa é então determinada a partir da diferença de temperatura entre a superfície do espelho e o ar ambiente. Com esse higrômetro, não apenas a umidade do ar é determinada, mas também a temperatura do ar e a temperatura do ponto de orvalho ao mesmo tempo.

Os espectrômetros medem a luz. Se um espectrômetro usa um comprimento de onda que faz as moléculas de água vibrarem, parte da luz é absorvida e menos luz atinge a fotocélula. Com este tipo de higrômetro é possível determinar a umidade absoluta do gás a partir da potência de atenuação da intensidade luminosa pelas moléculas de água. Com um espectrômetro adequado, também é possível medir valores de umidade muito baixos em gases como, por exemplo, concentrações de apenas 2 a 10.000 ppm, ou seja, menos de 10 mililitros de água por litro de ar.

Documenta as propriedades metrológicas dos instrumentos de medição, assim como a rastreabilidade em relação à norma nacional.

Para garantir que os valores de medição são continuamente corretos, é necessário controlar ou calibrar os instrumentos de medição utilizados periodicamente. O período entre calibrações é denominado intervalo de calibração. No geral, não existe nenhuma disposição vinculativa de quando um dispositivo de medição deve ser recalibrado. Os pontos importantes para determinar o intervalo são:

• A grandeza e os efeitos das medições errôneas
• O desgaste do instrumento de medição
• A frequência de uso
• As condições ambientais
• A estabilidade das calibrações anteriores
• A precisão de medição requerida
• As especificações de controle interno de qualidade da empresa

Isto significa que, em última análise, é o usuário quem deve determinar e controlar o intervalo entre duas calibrações. Ao adquirir um novo higrômetro, lembre-se que o processo de calibração é simples. Um higrômetro de alta qualidade usado para medições importantes também deve ser ajustável usando os valores de calibração.