Nos ambientes onde secagem de materiais é tema principal, os termos TBS e TBU são corriqueiros. As siglas TBS e TBU referem-se a Termômetro de Bulbo Seco e Termômetro de Bulbo Úmido. O primeiro, TBS, é um termômetro que mede a temperatura do ambiente onde ele está inserido. Já o segundo, o TBU, refere-se à temperatura do ambiente levando em consideração também a umidade contida no ar deste ambiente. A área da engenharia de propriedades físicas, mais especificamente propriedades termodinâmicas, das misturas de gás-vapor que trata do assunto é a psicrometria.

Como medir essas temperaturas? Quais os cuidados para obtermos as medidas corretas? Como é feito isso na prática? Para compreender melhor o assunto devemos conhecer alguns conceitos básicos sobre o assunto:

Temperatura ambiente:

É a temperatura do ar no ambiente onde está instalado o termômetro. É o mesmo que Temperatura de Bulbo Seco, TBS.

Temperatura de Bulbo Úmido:

A temperatura de bulbo úmido é uma medida de temperatura que reflete as propriedades físicas de um sistema constituído pela evaporação da água no ar. A evaporação consome calor para acontecer, ocasionando resfriamento, pois, como as moléculas de maior energia escapam (evaporam) e as que ficam têm menor energia cinética média, a temperatura do líquido diminui. Um exemplo para tal fenômeno é a transpiração (suor). A evaporação promove resfriamento porque consome calor sensível e o transforma em calor latente, consumindo, no caso da água, cerca de 540 calorias por grama de água que evapora.

É a temperatura que se sente quando a pele está molhada e exposta a movimentação de ar. A temperatura de bulbo úmido é uma indicação da quantidade de umidade no ar. Quanto menor a umidade relativa do ar, maior a quantidade de água que evapora e assim maior é o resfriamento do termômetro de bulbo úmido, ou seja, maior a diferença entre as leituras de TBS e TBU.

O termômetro de bulbo úmido tem o bulbo coberto por uma malha porosa (geralmente de algodão), que fica mergulhada num recipiente contendo água destilada. Esta malha fica constantemente úmida devido ao efeito de capilaridade. A evaporação da água contida na malha envolvente retira calor do bulbo, fazendo com que o termômetro de bulbo úmido indique uma temperatura mais baixa do que a do ar ambiente (medida por um termômetro de bulbo seco). Essa evaporação, e consequentemente a redução na temperatura de bulbo úmido, é tanto maior quanto mais seco está o ar atmosférico e é nula quando a atmosfera está saturada de vapor de água (umidade relativa do ar igual a 100%).

Umidade Relativa:

É a quantidade de água contida no ar em relação à quantidade máxima que o mesmo ar poderia conter naquelas condições, é expressa em %.  Assim, se a umidade do ar está em 100% significa que o ar naquelas condições não absorverá mais umidade sem que haja condensação.

Para quantificar: 1 m³ de ar a 30°C e a 100% de umidade relativa contém cerca de 30g de água (esta quantidade depende em parte da pressão atmosférica do local, ou altitude). Se a quantidade de água for de 15g esse ar estaria a uma umidade relativa de 50%.

Umidade Absoluta:

A umidade absoluta em uma base volumétrica é a quantidade absoluta de água numa porção da atmosfera. A unidade de medida mais comum (utilizada no SI) é quilogramas por metro cúbico (kg/m³). Se toda a água de um metro cúbico de ar for condensada em um vasilhame, este conterá toda a água contida nessa porção de ar (um metro cúbico) e a quantidade de água condensada pode ser pesada para quantificar a umidade absoluta.

Usando o mesmo exemplo anterior, uma porção de ar está com uma Umidade Absoluta de 0,030kg/m³: isso significa que naquela condição de temperatura o volume de 1m³ de ar contém 30g (0,030kg) de água.

Umidade de Equilíbrio:

Quando um material higroscópico (tal como madeira, papel, grãos, tecidos de fibra natural, etc) é exposto a um ambiente, ele perde ou ganha água para ajustar sua própria umidade a uma condição de equilíbrio com o ambiente. O equilíbrio acontece quando a pressão de vapor da superfície do material se iguala a pressão de vapor de água do ar que o envolve.

Como medir corretamente essas grandezas?

Para o propósito deste texto falaremos dos dispositivos utilizados na medição dessas grandezas no ambiente de um secador de madeira.

TBS: essa medida é feita sensores do tipo Pt100. Este sensor é um resistor de platina cuja resistência é proporcional à sua temperatura. Este sensor é inserido num poço de proteção construído em aço inoxidável. O sensor é conectado a um módulo eletrônico que converte o valor do resistor de platina em um sinal elétrico utilizado pelo indicador/sistema de controle.

TBU: utiliza o mesmo sensor do TBS, contudo, o corpo do poço de proteção é envolvido por um tecido de algodão imerso num recipiente com água à temperatura ambiente. A leitura é feita da mesma maneira que o TBS.

UR: pode ser medida diretamente por meio de sensores baseados em um sal de lítio ou então pela medição de TBS e TBU e a consulta de uma carta psicrométrica.

UE: Pode ser calculada ou medida através de um sensor tipo resistivo, semelhante aos medidores de umidade da madeira.

UA: sua medida é utilizada apenas em processos onde a temperatura é elevada, ou seja, onde a carta psicrométrica não oferece valores confiáveis. Métodos diretos de medição envolvem sensores de velocidade de ultra-som e sensores capacitivos montados em sunstratos cerâmicos. 

Cuidados na Medição:  

Algumas considerações importantes para se obter uma boa medida de TBS e TBU são as seguintes:

• Utilizar sensores de boa qualidade, que apresentem boa linearidade entre a temperatura e o valor de resistência, que possuam a vedação adequada ao processo evitando infiltração de umidade e permitam a medição da resistência a três ou quatro fios.
• Os sensores deverão ser instalados em pontos do processo onde o fluxo de ar seja representativo e continuamente renovado.

Em relação às medições de bulbo úmido deveremos ainda observar os seguintes aspectos que são muito importantes:

• O sensor deverá estar coberto por um pano de algodão que fica imerso em um recipiente de água.
• O pano de algodão deverá estar instalado na porção do poço de proteção onde internamente está o sensor de temperatura. Normalmente esta região é a extremidade do poço (4 a 5cm a partir de sua extremidade).
• A distância da haste do sensor até a superfície da água de umidecimento deverá ser da ordem de 10cm.
• O recipiente com a água de umidecimento deverá possuir um mecanismo de bóia que garanta o nível de água constante e evite a renovação contínua dessa água.
• É importantíssimo que o TBU esteja exposto ao fluxo de ar que circula pelas pilhas de madeira em secagem. Um TBU instalado fora deste fluxo indicará valores errôneos o que implicará em secagem deficiente.

Autor: Celso Martini – Diretor Comercial – Marrari Automação

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