Exercícios de carta psicrométrica (prática de traçado)
Nove exercícios inéditos no estilo das questões de prova de climatização. Trace-os numa carta impressa, leia os valores e digite suas respostas para ver se estão dentro da tolerância de leitura. Cada solução segue a ordem do traçado à mão.
Todos os exercícios usam pressão padrão (101.325 kPa) e as vazões são vazões mássicas de ar seco (kg/h). Digite um número e pressione Enter ou Corrigir para ver o resultado de cada campo. As respostas são calculadas pelo motor deste site (equações ASHRAE). Só a vazão em volume do exercício 5 está em m³/h. Tolerância (faixa aceita)
Foram medidas as temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido de um ar. Encontre o ponto na carta e leia as demais propriedades.
Dados
Temperatura de bulbo seco
30 °C
Temperatura de bulbo úmido
22 °C
Ver solução
Passos do traçado
No eixo inferior, encontre a linha vertical de 30 °C de bulbo seco.
Encontre 22 °C na curva de saturação (100 % UR) e siga a linha de bulbo úmido para baixo e para a direita. Ela é quase paralela às de entalpia, então confira se está na escala de bulbo úmido.
O cruzamento é o ponto de estado. Divida a olho o espaço entre as curvas de UR vizinhas e leia 50.0 %.
Vá na horizontal até a escala da direita e leia a razão de umidade, 13.30 g/kg(DA). Seguindo a mesma linha para a esquerda até a saturação, obtém-se o ponto de orvalho, 18.4 °C.
Alinhe um esquadro com as linhas de entalpia, leve-o até o ponto e leia 64.2 kJ/kg(DA) na escala de entalpia.
Os valores intermediários dos passos estão arredondados, então recalcular com eles pode mudar o último algarismo. A correção usa os valores sem arredondar.
Respostas e tolerância
Item
Resposta
Faixa aceita
Umidade relativa
50.0 %
±3 % UR
Razão de umidade
13.30 g/kg(DA)
±0.3 g/kg(DA)
Entalpia
64.2 kJ/kg(DA)
±1.0 kJ/kg(DA)
Ponto de orvalho
18.4 °C
±0.5 °C
Por que pode diferir do livro: As respostas dos livros são lidas a olho nas escalas da carta, então o último algarismo pode variar. Aqui os valores são calculados com as equações ASHRAE (pressão de saturação de Hyland-Wexler).
Abrir na cartaA calculadora abre com os pontos e processos deste exercício traçados.
2Mistura adiabática de ar exterior e de retorno
O ar exterior OA e o ar de retorno RA do ambiente são misturados antes do climatizador. Calcule o estado da mistura MA.
Dados
Ar exterior OA
32 °C bulbo seco, 65 % UR
Ar do ambiente (retorno) RA
27 °C bulbo seco, 50 % UR
Vazão de ar exterior
2 500 kg/h (ar seco)
Vazão de retorno
7 500 kg/h (ar seco)
Ver solução
Passos do traçado
Marque OA (32 °C, 65 %) e RA (27 °C, 50 %).
Ligue os dois pontos com uma reta. O ponto de mistura adiabática fica sempre sobre ela.
A relação de vazões é OA : RA = 1 : 3. A mistura fica mais perto da maior vazão, então marque MA a 25 % do comprimento a partir de RA em direção a OA.
Confira pelo bulbo seco: (2 500 × 32 + 7 500 × 27) / 10 000 = 28.25 °C. É o mesmo que dividir a reta pela relação de vazões.
A partir de MA, leia na horizontal a razão de umidade 13.25 g/kg(DA) e, pela entalpia, 62.3 kJ/kg(DA). O motor dá um bulbo seco de MA de 28.26 °C.
Os valores intermediários dos passos estão arredondados, então recalcular com eles pode mudar o último algarismo. A correção usa os valores sem arredondar.
Respostas e tolerância
Item
Resposta
Faixa aceita
Bulbo seco da mistura MA
28.3 °C
±0.5 °C
Razão de umidade da mistura MA
13.25 g/kg(DA)
±0.3 g/kg(DA)
Entalpia da mistura MA
62.3 kJ/kg(DA)
±1.0 kJ/kg(DA)
Por que pode diferir do livro: Os livros costumam tomar a temperatura da mistura como a média ponderada 28.25 °C. Aqui ela é obtida da entalpia e da razão de umidade médias em massa: 28.26 °C; a diferença é menor que o erro de leitura.
Abrir na cartaA calculadora abre com os pontos e processos deste exercício traçados.
3Aquecimento sensível e taxa de aquecimento
Uma serpentina aquece o ar sem acrescentar nem retirar umidade. Calcule o estado de saída e a taxa de aquecimento.
Dados
Ar de entrada
10 °C bulbo seco, 70 % UR
Bulbo seco de saída
32 °C
Vazão
4 000 kg/h (ar seco)
Ver solução
Passos do traçado
Marque o ar de entrada ① (10 °C, 70 %).
O aquecimento mantém a razão de umidade, então trace uma horizontal para a direita a partir de ①; o cruzamento com a vertical de 32 °C é a saída ②.
Leia ②: 18.1 % UR e 45.82 kJ/kg(DA). A entalpia de ① é 23.47 kJ/kg(DA).
Os valores intermediários dos passos estão arredondados, então recalcular com eles pode mudar o último algarismo. A correção usa os valores sem arredondar.
Respostas e tolerância
Item
Resposta
Faixa aceita
UR de saída
18.1 %
±3 % UR
Entalpia de saída
45.8 kJ/kg(DA)
±1.0 kJ/kg(DA)
Taxa de aquecimento
24.8 kW
±2.2 kW (inclui o erro de leitura da carta: Entalpia ±1.0 kJ/kg(DA))
Por que pode diferir do livro: A fórmula simplificada do livro, calor sensível = 1.01 × vazão × diferença de temperatura, dá 24.7 kW, 0.6 % diferente dos 24.8 kW calculados aqui pela diferença de entalpia. A simplificada usa um calor específico aproximado; esta página usa a equação de entalpia da ASHRAE.
Abrir na cartaA calculadora abre com os pontos e processos deste exercício traçados.
4Resfriamento e desumidificação: taxa de resfriamento e condensado
São dados os estados do ar na entrada e na saída de uma serpentina de resfriamento. Leia as entalpias e calcule a taxa de resfriamento e o condensado.
Dados
Ar de entrada
28 °C bulbo seco, 60 % UR
Ar de saída
14 °C bulbo seco, 92 % UR
Vazão
6 000 kg/h (ar seco)
Ver solução
Passos do traçado
Marque a entrada ① (28 °C, 60 %) e a saída ② (14 °C, 92 %) da serpentina.
Ligue ① e ②. Com desumidificação a linha desce para a esquerda: temperatura e razão de umidade caem juntas.
Entalpia: ① 64.55, ② 37.23 kJ/kg(DA). Razão de umidade: ① 14.25, ② 9.16 g/kg(DA).
Os valores intermediários dos passos estão arredondados, então recalcular com eles pode mudar o último algarismo. A correção usa os valores sem arredondar.
Respostas e tolerância
Item
Resposta
Faixa aceita
Entalpia de entrada
64.5 kJ/kg(DA)
±1.0 kJ/kg(DA)
Entalpia de saída
37.2 kJ/kg(DA)
±1.0 kJ/kg(DA)
Taxa de resfriamento
45.5 kW
±3.3 kW (inclui o erro de leitura da carta: Entalpia ±1.0 kJ/kg(DA))
Condensado
30.5 kg/h
±3.6 kg/h (inclui o erro de leitura da carta: Razão de umidade ±0.3 g/kg(DA))
Por que pode diferir do livro: As respostas dos livros são lidas a olho nas escalas da carta, então o último algarismo pode variar. Aqui os valores são calculados com as equações ASHRAE (pressão de saturação de Hyland-Wexler).
Abrir na cartaA calculadora abre com os pontos e processos deste exercício traçados.
5Ponto e vazão de insuflamento pela reta do FCS
São dadas as cargas sensível e latente do ambiente e a diferença de insuflamento. Calcule o fator de calor sensível FCS, a razão de umidade do insuflamento SA e a vazão de insuflamento.
Ligue o ponto de referência do transferidor de FCS na borda da carta à marca 0.80 e leve essa reta em paralelo até RA com dois esquadros. Esta é a reta do FCS do ambiente.
Com 10 K de diferença, o bulbo seco de insuflamento é 26 − 10 = 16 °C. O cruzamento da vertical de 16 °C com a reta do FCS é o insuflamento SA; leia 9.49 g/kg(DA) e 40.12 kJ/kg(DA).
Para a vazão em volume, multiplique pelo volume específico de SA, 0.8316 m³/kg: 4 924 × 0.8316 = 4 095 m³/h.
Os valores intermediários dos passos estão arredondados, então recalcular com eles pode mudar o último algarismo. A correção usa os valores sem arredondar.
Respostas e tolerância
Item
Resposta
Faixa aceita
Fator de calor sensível FCS
0.80
±0.02
Razão de umidade do insuflamento SA
9.49 g/kg(DA)
±0.3 g/kg(DA)
Vazão de insuflamento (massa)
4 924 kg/h
±835 kg/h (inclui o erro de leitura da carta: Entalpia ±1.0 kJ/kg(DA))
Vazão de insuflamento (volume, em SA)
4 095 m³/h
±694 m³/h (inclui o erro de leitura da carta: Entalpia ±1.0 kJ/kg(DA))
Por que pode diferir do livro: A fórmula simplificada do livro, vazão = calor sensível / (1.01 × diferença de insuflamento), dá 4 990 kg/h, 1.4 % diferente dos 4 924 kg/h daqui. A simplificada usa um calor específico aproximado; esta página resolve pela diferença de entalpia (equações ASHRAE).
Abrir na cartaA calculadora abre com os pontos e processos deste exercício traçados.
6Ciclo de resfriamento completo: mistura, serpentina, reaquecimento, insuflamento
Ar exterior e de retorno são misturados, resfriados numa serpentina e reaquecidos até a condição de insuflamento. Calcule a vazão de insuflamento, a entalpia da mistura, a carga da serpentina e o reaquecimento.
Dados
Ar exterior OA
33 °C bulbo seco, 60 % UR
Ar do ambiente (retorno) RA
26 °C bulbo seco, 50 % UR
Fração de ar exterior (em massa)
25 %
Carga sensível do ambiente
20 kW
Carga latente do ambiente
7 kW
Diferença de temperatura de insuflamento
9 K
UR na saída da serpentina
90 %
Ver solução
Passos do traçado
Marque OA (33 °C, 60 %) e RA (26 °C, 50 %) e trace por RA a reta FCS = 20 / (20 + 7) = 0.741.
O insuflamento SA é o ponto da reta do FCS a 26 − 9 = 17 °C (entalpia 40.48 kJ/kg(DA), razão de umidade 9.23 g/kg(DA)).
Vazão de insuflamento G = 27 × 3600 / (52.91 − 40.48) = 7 819 kg/h.
Ligue OA e RA e marque a mistura MA a 25 % da reta a partir de RA (27.8 °C, 60.23 kJ/kg(DA)).
Trace uma horizontal para a esquerda a partir de SA (9.23 g/kg(DA)); o cruzamento com a curva de 90 % UR é a saída da serpentina CO (14.5 °C, 37.88 kJ/kg(DA)). MA → CO é a serpentina e a horizontal CO → SA é o reaquecimento.
Os valores intermediários dos passos estão arredondados, então recalcular com eles pode mudar o último algarismo. A correção usa os valores sem arredondar.
Respostas e tolerância
Item
Resposta
Faixa aceita
Vazão de insuflamento (massa)
7 819 kg/h
±1 368 kg/h (inclui o erro de leitura da carta: Entalpia ±1.0 kJ/kg(DA))
Entalpia da mistura MA
60.2 kJ/kg(DA)
±1.0 kJ/kg(DA)
Carga da serpentina de resfriamento
48.5 kW
±12.1 kW (inclui o erro de leitura da carta: Entalpia ±1.0 kJ/kg(DA))
Reaquecimento
5.7 kW
±1.4 kW (inclui o erro de leitura da carta: Entalpia ±1.0 kJ/kg(DA))
Por que pode diferir do livro: A fórmula simplificada do livro, vazão = calor sensível / (1.01 × diferença de insuflamento), dá 7 921 kg/h, 1.3 % diferente dos 7 819 kg/h daqui. A simplificada usa um calor específico aproximado; esta página resolve pela diferença de entalpia (equações ASHRAE).
Abrir na cartaA calculadora abre com os pontos e processos deste exercício traçados.
7Aquecimento de inverno e umidificação por aspersão
A mistura MA é aquecida numa serpentina e depois umidificada por aspersão de água recirculada até o insuflamento SA. Calcule a temperatura após o aquecimento, a taxa de aquecimento e a umidificação.
Dados
Entrada da serpentina de aquecimento MA
10 °C bulbo seco, 50 % UR
Ar de insuflamento SA
27 °C bulbo seco, 30 % UR
Vazão
5 000 kg/h (ar seco)
Umidificador
Aspersão de água recirculada (adiabática)
Ver solução
Passos do traçado
Marque MA (10 °C, 50 %) e SA (27 °C, 30 %).
A aspersão recirculada umidifica de forma adiabática: o bulbo úmido não muda. Trace a linha de bulbo úmido que passa por SA (15.8 °C) para baixo e para a direita.
O aquecimento mantém a razão de umidade, então trace uma horizontal para a direita a partir de MA (3.79 g/kg(DA)). O cruzamento com a linha de bulbo úmido de SA é o ar aquecido HC (34.0 °C).
Os valores intermediários dos passos estão arredondados, então recalcular com eles pode mudar o último algarismo. A correção usa os valores sem arredondar.
Respostas e tolerância
Item
Resposta
Faixa aceita
Bulbo seco após aquecer, HC
34.0 °C
±2.1 °C (inclui o erro de leitura da carta: Temperatura ±0.5 °C, Razão de umidade ±0.3 g/kg(DA))
Taxa de aquecimento
33.7 kW
±2.8 kW (inclui o erro de leitura da carta: Entalpia ±1.0 kJ/kg(DA))
Umidificação
14.2 kg/h
±3.0 kg/h (inclui o erro de leitura da carta: Razão de umidade ±0.3 g/kg(DA))
Por que pode diferir do livro: A fórmula simplificada do livro, calor sensível = 1.01 × vazão × diferença de temperatura, dá 33.6 kW, 0.3 % diferente dos 33.7 kW calculados aqui pela diferença de entalpia. A simplificada usa um calor específico aproximado; esta página usa a equação de entalpia da ASHRAE.
Abrir na cartaA calculadora abre com os pontos e processos deste exercício traçados.
8Fator de by-pass BF e ponto de orvalho do aparelho ADP
São dadas a entrada MA e a saída CO de uma serpentina de resfriamento. Prolongue a reta da serpentina para achar o ADP e calcule o BF e a taxa de resfriamento.
Dados
Ar de entrada
27 °C bulbo seco, 50 % UR
Ar de saída
14 °C bulbo seco, 88 % UR
Vazão
8 000 kg/h (ar seco)
Ver solução
Passos do traçado
Marque a entrada MA (27 °C, 50 %) e a saída CO (14 °C, 88 %) da serpentina.
Prolongue a reta de MA a CO além de CO, para baixo e para a esquerda. Ela corta a curva de saturação no ADP; leia 11.1 °C.
BF = (t_CO − t_ADP) / (t_MA − t_ADP) = (14 − 11.1) / (27 − 11.1) = 0.18. Na carta é a razão entre os comprimentos CO~ADP e MA~ADP.
Os valores intermediários dos passos estão arredondados, então recalcular com eles pode mudar o último algarismo. A correção usa os valores sem arredondar.
Respostas e tolerância
Item
Resposta
Faixa aceita
Ponto de orvalho do aparelho ADP
11.1 °C
±0.5 °C
Fator de by-pass BF
0.18
±0.027 (inclui o erro de leitura da carta: Temperatura ±0.5 °C)
Taxa de resfriamento
43.1 kW
±4.4 kW (inclui o erro de leitura da carta: Entalpia ±1.0 kJ/kg(DA))
Por que pode diferir do livro: As respostas dos livros são lidas a olho nas escalas da carta, então o último algarismo pode variar. Aqui os valores são calculados com as equações ASHRAE (pressão de saturação de Hyland-Wexler).
Abrir na cartaA calculadora abre com os pontos e processos deste exercício traçados.
9Aquecimento de inverno e umidificação a vapor
A mistura MA é aquecida numa serpentina e depois umidificada com injeção de vapor até o insuflamento SA. Calcule a temperatura após o aquecimento, a taxa de aquecimento e a umidificação.
Dados
Entrada da serpentina de aquecimento MA
14 °C bulbo seco, 40 % UR
Ar de insuflamento SA
30 °C bulbo seco, 28 % UR
Vazão
6 000 kg/h (ar seco)
Umidificador
Umidificação a vapor (vapor saturado a 100 °C, entalpia 2 676 kJ/kg)
Ver solução
Passos do traçado
Marque MA (14 °C, 40 %) e SA (30 °C, 28 %).
A inclinação da umidificação a vapor é a razão entalpia/umidade u = Δh / ΔW, igual à entalpia do vapor fornecido (u = 2 676 kJ/kg). Na escala externa u do transferidor, ligue o ponto de referência à marca 2 676 e desloque essa reta até SA com dois esquadros. Ela é quase vertical e inclina muito pouco para a direita ao subir.
O aquecimento mantém a razão de umidade, então trace uma horizontal para a direita a partir de MA (3.95 g/kg(DA)). O cruzamento com a reta u que passa por SA é o ar aquecido HC (29.6 °C).
Verificação: u = (h_SA − h_HC) / (W_SA − W_HC) = (49.06 − 39.87) / (7.38 − 3.95) × 1000 = 2 676 kJ/kg, igual à entalpia do vapor.
Os valores intermediários dos passos estão arredondados, então recalcular com eles pode mudar o último algarismo. A correção usa os valores sem arredondar.
Respostas e tolerância
Item
Resposta
Faixa aceita
Bulbo seco após aquecer, HC
29.6 °C
±0.5 °C
Taxa de aquecimento
26.3 kW
±3.3 kW (inclui o erro de leitura da carta: Entalpia ±1.0 kJ/kg(DA))
Umidificação
20.6 kg/h
±3.6 kg/h (inclui o erro de leitura da carta: Razão de umidade ±0.3 g/kg(DA))
Por que pode diferir do livro: Os livros costumam tratar a umidificação a vapor como uma vertical a bulbo seco constante, tomando o ar aquecido na temperatura de insuflamento 30.0 °C e obtendo 27.0 kW de aquecimento. Aqui o vapor fornecido é saturado a 100 °C (entalpia 2 676 kJ/kg) e o calor que ele traz é incluído, então a linha de umidificação inclina um pouco segundo u = 2 676 kJ/kg: o ar aquecido fica em 29.6 °C e o aquecimento é 26.3 kW. É a mesma definição do cálculo de aquecimento e umidificação da calculadora.
Abrir na cartaA calculadora abre com os pontos e processos deste exercício traçados.
Tolerância (faixa aceita)
Leituras entre as linhas da escala variam um pouco de pessoa para pessoa, mesmo na mesma carta. A resposta é considerada correta quando a diferença em relação à referência está dentro da faixa abaixo, limite incluído.
Grandeza
Tolerância
Motivo
Temperatura (bulbo seco, orvalho, ADP)
±0.5 °C
Metade de uma divisão de 1 °C
Razão de umidade
±0.3 g/kg(DA)
Cerca de um terço de uma divisão de 1 g/kg
Entalpia
±1.0 kJ/kg(DA)
Erro ao levar o esquadro até a escala inclinada de entalpia
Umidade relativa
±3 % UR
Erro ao dividir a olho o espaço entre curvas de 10 %
Razões (FCS, BF)
±0.02 · calculado a partir de leituras, então ampliado para o erro de leitura propagado se for maior (até ±25 % da resposta)
Errar o ADP em 0.5 °C muda o BF em cerca de 0.02
Taxa de calor (kW)
±3 % da resposta · calculado a partir de leituras, então ampliado para o erro de leitura propagado se for maior (até ±25 % da resposta)
O erro de leitura da diferença de entalpia passa direto para o resultado
Vazão (kg/h, m³/h)
±3 % da resposta · calculado a partir de leituras, então ampliado para o erro de leitura propagado se for maior (até ±25 % da resposta)
É dividida por uma diferença de entalpia, como a taxa de calor
Condensado e umidificação (kg/h)
±5 % da resposta · calculado a partir de leituras, então ampliado para o erro de leitura propagado se for maior (até ±25 % da resposta)
Vem de uma diferença de umidade de poucos g/kg, então o erro relativo é maior
Perguntas frequentes
Minha leitura na carta difere um pouco da resposta. Está errada?
Em geral não. Leituras entre linhas da escala variam um pouco entre pessoas. Esta página aceita valores lidos diretamente com temperatura ±0.5 °C, razão de umidade ±0.3 g/kg, entalpia ±1.0 kJ/kg e UR ±3 pontos percentuais. Para valores calculados a partir das leituras, como taxa de calor, vazão e condensado, cada exercício usa quanto esses erros de leitura crescem na fórmula (entre ±3 % e ±25 % da resposta). Os critérios reais de correção não são publicados, então escreva também os passos e as fórmulas.
Por que as respostas daqui diferem do meu livro?
Os livros usam valores lidos a olho na carta ou fórmulas simplificadas como calor sensível = 1.01 × vazão × diferença de temperatura. Esta página calcula com as equações do ASHRAE Handbook, então as casas decimais podem variar. Cada exercício mostra o tamanho dessa diferença em «Por que pode diferir do livro».
Como traçar a reta do FCS na carta?
No transferidor de FCS da borda da carta, ligue o ponto de referência ao valor do FCS e leve essa reta em paralelo até o ponto do ambiente com dois esquadros. O ponto de insuflamento fica nessa reta, na temperatura do ambiente menos a diferença de insuflamento. Use «Abrir na carta» nos exercícios 5 e 6 para ver a reta do FCS traçada pela calculadora.
Onde consigo uma carta em branco para praticar?
A página da carta em PDF (https://psychart.kr/pt/download/) tem cartas para imprimir em A4 e A3, grátis. «Imprimir só os enunciados» nesta página imprime os exercícios sem as soluções.