RELAÇÃO ENTRE AS RADIAÇÕES SOLARES GLOBAL E DIFUSA OBTIDAS EM ESTUFAS DE POLIETILENO COM DIFERENTES ORIENTAÇÕES

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1 RELAÇÃO ENTRE AS RADIAÇÕES SOLARES GLOBAL E DIFUSA OBTIDAS EM ESTUFAS DE POLIETILENO COM DIFERENTES ORIENTAÇÕES SIMONE VIEIRA DE ASSIS * E JOÃO FRANCISCO ESCOBEDO ** * Depto de Meteorologia/Fac. Met./UFPel - Pelotas/RS assis@ufpel.tche.br ** Departamento de Ciências Ambientais/FCA - UNESP - Botucatu/SP ABSTRACT The measurement of global and diffuse solar radiation were obtained in two greenhouses with differents orientations and outside. The greenhouses was covered with polyetilene with m of the thickness. The pyranometers used by measure of the global solar radiation inside were constructed in Solar Radiation Station, in Botucatu, SP. The diffuse and global radiation outside were measure by Eppley pyranometers. To obstruct the direct rays was used a shadow ring. The annual variation of the global radiation presented minimum values in June: 13. MJ.m - (outside), 9. MJ.m - (east-west) and.37 MJ.m - (north-south). The external maximum ocurred in november,. MJ.m - and the inside one ocurred in december, 95, 15.9 MJ.m - (east-west) and 15.3 MJ.m - (north-south). For the annual amount of the global radiation received during the experiment, the external diffuse r3epresented 3 % while inside of the greenhouses the values were 5% (east-west) and % (north-south). 1. Introdução Nos dias de céu claro, o total de radiação de ondas curtas incidente é composto por duas partes: a radiação solar direta e a radiação difusa, cuja soma é chamada de radiação solar global. Esta radiação compreende parte do ultravioleta do espectro, com comprimentos de onda entre,3 e,; espectro visível, com comprimentos entre, e,7; e parte do infravermelho relativamente próximo ao espectro visível, entre,7 e 5, (WMO, 191). Na presença de nebulosidade, o fluxo radiante pode aumentar ou diminuir. Se a nebulosidade é parcial e o sol não é totalmente encoberto, o fluxo da radiação global é maior do que aquele de um dia com céu claro. No caso de nebulosidade total, o fluxo da radiação global é sempre menor do que aquele de um dia de céu sem nuvens (Duffie et al, 19). Como a cobertura do céu por nuvens tende a alterar o valor da radiação solar, elevando ou diminuindo a sua intensidade, procurou-se neste trabalho, uma relação percentual entre as radiações global e difusa medidas dentro e fora de estufas com orientações diferenciadas.. Material e Métodos

2 .1 Local do experimento O ensaio experimental foi realizado no Departamento de Física e Biofísica/IB da UNESP de Botucatu - campus Rubião Junior, cujas coordenadas geográficas são: Latitude 5 Sul e Longitude 7 Oeste, durante o período de sete de dezembro de 1995 a vinte de dezembro de Construção das estufas As estufas foram construídas nas duas orientações Norte-Sul (NS) e Leste-Oeste (LO) nas seguintes dimensões: 5, metros de largura por 7, metros de comprimento,com 35 m de área; altura total (até a cumeeira), metros; altura do pé direito,, metros; porta com 1,metro de altura e uma área externa com 5m. A cobertura das estufas era do tipo túnel com estrutura metálica que se apoiava sobre mourões com, metros de altura e com espaçamento horizontal de,5 metros. O material usado para cobertura foi o filme plástico de polietileno de baixa densidade, com micra de espessura, aditivado anti-ultra violeta, o qual permite um tempo de vida maior das estufas..3 Instalação dos piranômetros A radiação global foi monitorada em três pontos por três piranômetros protótipos instalados em cada estufa, em locais previamente determinados de forma que a estrutura das estufas não concorresse para sombreamento sobre os mesmos. A radiação global externa foi monitorada por um piranômetro Eppley cujo fator de calibração é igual a,13 Vm.W -1. A radiação difusa foi monitorada em cada estufa e no exterior mediante o uso de três piranômetros Eppley com anel de sombreamento (duas unidades Black/White e um PSP), cujos fatores de calibração são K PSP =,17Vm.W -1, K B/W = 9, Vm.W -1 e K B/W =,9Vm.W -1. O anel de sombreamento é constituído por arco de alumínio, com cm de diâmetro e cm de largura, acoplado a uma plataforma metálica, inclinada em relação ao plano horizontal de um ângulo equivalente à latitude local ( 5 Sul), alinhado longitudinalmente na direção Norte-Sul, em ambas estufas..3 Sistema de aquisição de dados Todos os radiômetros usados para medida da radiação solar global e difusa foram ligados a um sistema de aquisição de dados DATALOGGER modelo 1X da CAMPBELL, com 3 canais. O sistema foi programado para receber informações de 5 em 5 segundos, armazenar estas informações durante 5 minutos e depois então, automaticamente, calcular a média desses valores armazenados. 3. Discussão dos resultados

3 Na Figura 1 estão as curvas referentes aos valores das radiações global e difusa externa e interna. Os comportamentos foram bem semelhantes, embora as curvas correspondentes aos valores externos apresentaram-se mais distanciadas do que as internas e isto foi devido ao grande número de dias com céu claro, o qual contribuiu para aumentar a difusão dentro das estufas. Dentro das estufas, na orientação norte-sul (Figura 1c) a distância entre as duas curvas foi menor do que na orientação leste-oeste (Figura 1b) e isto foi devido a maior difusão nesta orientação. RADIAÇÃO GLOB. E DIF. EXTERNA (MJ/m ) Dez95 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez9 RADIAÇÃO GLOBAL E DIFUSA L - O (MJ/m ) Dez95Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out NovDez9 RADIAÇÃO GLOBAL E DIFUSA N - S (MJ/m ) Dez95Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out NovDez9 GLOBAL EXT. DIFUSA EXT. GLOBAL L-O DIFUSA L-O GLOBAL N-S DIFUSA N-S (a) (b) Figura 1. Variação anual das radiações solar global e difusa externa e interna. (c) Os valores das radiações global e difusa, bem como a razão entre os valores internos e externos são mostrados nos Quadros 1, e 3. A análise anual mostrou que o mês de dezembro de 199, apresentou maior percentual, ou seja, maior difusão, o que pode ter sido em função da quantidade de dias nublados e com chuvas: dias nublados e somente dias com céu claro (Quadro 1). QUADRO 1. Razão entre as radiações solar global e difusa externa. Radiação global ext. Radiação difusa ext. Dezembro(95),37,9 Janeiro 19,17 7,1 1 Fevereiro,,5 Março 17, 7,3 Abril,97 5, 3 Maio 13,9,57 33 Junho 13, 3,33 5 Julho,7 3, 3 Agosto 17, 3, 3 Setembro,5 5,9 3 Outubro 19,91 7, 39 Novembro, 7,1 3 Dezembro(9) 19,1 9,7 MÉDIA 17,3, 3 Os menores percentuais foram observados, externamente, em julho e agosto; na orientação leste-oeste, em agosto e na orientação norte-sul, em setembro. A radiação difusa externa atingiu

4 valores relativamente baixos, quando comparados com a global. Aos meses com maior número de dias claros, corresponderam-se percentuais baixos. Verificou-se o contrário, nos meses mais nublados. O percentual mínimo em agosto, na orientação leste-oeste, pode estar relacionado com a quantidade de dias claros registrados neste mês (5 dias), isto contribuiu para elevar a radiação difusa (Quadro ). Mas, a radiação global também aumentou, em torno de 15 % com relação ao mês anterior. QUADRO. Razão entre as radiações solar global e difusa, na orientação leste-oeste. Radiação global L-O Radiação difusa L-O Dezembro(95) 15,9, 53 Janeiro,77 7, 5 Fevereiro,5 7,9 5 Março,9 7, 55 Abril,7 5,91 Maio,3 5,37 5 Junho 9,,9 Julho,3,77 5 Agosto,5 5,5 Setembro,55,3 51 Outubro,1 7,9 5 Novembro,3 7,93 57 Dezembro(9),51,9 MÉDIA,,77 5 Comparando-se os valores das radiações global e difusa dos meses de agosto a setembro da estufa norte-sul, observou-se que houve um aumento desproporcional. A radiação difusa aumentou,95mj.m -, enquanto que a radiação global aumentou 3,7MJ.m -, e esta diferença acarretou o percentual mínimo da difusão nesta orientação (Quadro 3). QUADRO 3. Razão entre as radiações solar global e difusa, na orientação norte-sul. Radiação global N-S Radiação difusa N-S Dezembro(95) 15,3, 55 Janeiro, 7,1 53 Fevereiro,99 7,9 1 Março, 7, 7 Abril,15 5,93 5 Maio, 5,3 1 Junho,37, 53 Julho,7,71 5 Agosto 9,3 5,5 5 Setembro,, 51 Outubro 13,59 7,7 57 Novembro 11,9, 7 Dezembro(9) 11,,5 7 MÉDIA 11,3,7 Na Figura estão as curvas correspondentes aos percentuais da difusão dentro e fora das estufas. A curva inferior correspondente a razão entre as radiações difusa e global externas, bem

5 destacada das demais, mostrou a diferença existente com relação a difusão interna. As curvas internas, em alguns meses, tornaram-se próximas devido: ao número de dias com céu claro (janeiro), valores da radiação global interna quase iguais (setembro) e radiações global e difusa, na orientação norte-sul, muito próximos. RAZÃO ENTRE AS ENERGIAS DIFUSA E GLOBAL Difusa Ext. / Global Ext. Difusa Leste-Oeste / Global Leste-Oeste Difusa Norte-Sul / Global Norte-Sul Dez95 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez9 Figura. Razão entre as radiações difusa e global externa e interna.. Conclusões De modo geral, a variação do percentual ficou entre 3 % e %, externamente; % e %, na orientação leste-oeste; e 51 % e 7 %, na orientação norte-sul. Em média, da radiação solar global recebida % foi difusa na orientação norte-sul, 5 % na orientação leste-oeste e 3 %, externamente. 5. Referências Bibliográficas COULSON, K.L. Solar radiation: Diffuse component. In:_Solar and Terrestrial Radiation. New York: Academic Press, p.-1. DUFFIE, J.A., BECKMAN, W.A. Available solar radiation. In:_Solar Engineering of Thermal Process. New York: John Wiley & Sons, Inc., 19. p.-1. IQBAL, M. Prediction of hourly diffuse soalr radiation from measured hourly global radiation on a horizontal surface. Solar Energy, v., p.91-53, 19. WMO. Meteorological aspects of the utilization of solar radiation as an energy source. Geneve: World Meteorological Organization, 191. n.557, Technical Note 17.