Questão de Engenharia Mecânica — Sistemas Termomecânicos — FGV 2021

Processos psicrométricos: aquecimento e resfriamento sensível

Gabarito: letra A. O processo em que a umidade absoluta (ou específica) permanece constante e apenas a temperatura do ar varia é o aquecimento e resfriamento sensível — a troca de calor ocorre sem adição ou remoção de vapor d'água, ou seja, sem alteração do teor de umidade. Essa é a definição clássica de processo sensível na psicrometria, que se contrapõe aos processos latentes (umidificação/desumidificação) e aos mistos (aquecimento/umidificação, resfriamento/umidificação).

A psicrometria estuda as propriedades do ar úmido (mistura de ar seco e vapor d'água) e as transformações que ele sofre. A umidade absoluta (ou específica) é a massa de vapor d'água por unidade de massa de ar seco (kg de vapor/kg de ar seco). Quando um processo ocorre sem variação dessa umidade, significa que não há transferência de massa de água entre o ar e o ambiente — apenas calor sensível é trocado, alterando a temperatura (e, consequentemente, a entalpia e a umidade relativa, mas não o teor de umidade).

Os processos psicrométricos básicos são:

• Aquecimento sensível: o ar passa por uma resistência elétrica ou trocador de calor, recebendo calor sensível. A temperatura de bulbo seco aumenta, a umidade absoluta permanece constante e a umidade relativa diminui.

• Resfriamento sensível: o ar cede calor sensível a uma superfície fria (sem condensação). A temperatura diminui, a umidade absoluta permanece constante e a umidade relativa aumenta.

• Umidificação: adiciona-se vapor d'água ao ar, aumentando a umidade absoluta (processo latente).

• Desumidificação: remove-se vapor d'água (por condensação ou adsorção), diminuindo a umidade absoluta.

• Processos mistos: combinam variação de temperatura e de umidade (ex.: aquecimento com umidificação, resfriamento com desumidificação).

A pegadinha da questão está em reconhecer que o enunciado descreve exatamente o processo sensível: "não há variação na umidade absoluta ou específica" e "apenas a temperatura é sensibilizada". As alternativas B, C, D e E envolvem variação de umidade, portanto estão incorretas.

Alternativa A — ✅ Correta ⟵ GABARITO

O aquecimento e resfriamento sensível é o processo em que não há variação da umidade absoluta — o teor de umidade permanece constante, e apenas a temperatura do ar é alterada. Isso ocorre quando o ar troca calor sensível com uma superfície (resistência, serpentina) sem que haja condensação ou evaporação de água. Na carta psicrométrica, esse processo é representado por uma linha horizontal (umidade absoluta constante), com deslocamento para a direita (aquecimento) ou para a esquerda (resfriamento).

Alternativa B — ❌ Incorreta

A umidificação e desumidificação pura são processos latentes: alteram a umidade absoluta do ar, adicionando ou removendo vapor d'água. No caso da umidificação, a umidade absoluta aumenta; na desumidificação, diminui. Portanto, contrariam diretamente a condição do enunciado de "não há variação na umidade absoluta".

Alternativa C — ❌ Incorreta

O aquecimento e umidificação é um processo misto: além de elevar a temperatura (calor sensível), adiciona vapor d'água ao ar, aumentando a umidade absoluta. Como o enunciado exige constância do teor de umidade, essa alternativa está errada.

Alternativa D — ❌ Incorreta

O resfriamento e umidificação também é um processo misto: reduz a temperatura (calor sensível) e adiciona umidade (calor latente), aumentando a umidade absoluta. Novamente, há variação do teor de umidade, o que contraria o enunciado.

Alternativa E — ❌ Incorreta

A umidificação adiabática é um processo em que o ar é umidificado sem troca de calor com o meio externo (processo adiabático), mas há aumento da umidade absoluta — o ar evapora água, incorporando vapor. A temperatura de bulbo seco diminui (devido à evaporação), mas a umidade absoluta varia, portanto não atende à condição de constância do teor de umidade.

Gabarito: letra A.