XII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Foz de Iguaçu-PR, 2002

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1 XII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Foz de Iguaçu-PR, 2002 AVALIÇÃO DO AQUECIMENTO DA ÁGUA EM TANQUES DE CIMENTO AMIANTO E CLASSE A Cristiane da Costa Bezerra, Mário de Miranda Vilas Boas Ramos Leitão, Gertrudes Macario de Oliveira, Andréa Socorro de Lima Universidade Federal da Paraíba Rua Aprígio Veloso 882, CP 1099, CEP , Campina Grande, PB. cryscg@terra.com.br ABSTRACT Comparisons of the temperature of the water of tanks Class A and of cement amianthus operating with different sheets of water are presented in this study. The research was conducted in the Meteorological Station of the Department of Atmospheric Sciences of the Federal University of Paraíba, Campus II, in Campina Grande, PB, in the period of November 15, 1999 to March 31, Two Class A pan evaporimeters were used; two cement amianthus tanks of 500 liters with diameter of 1.09 m and height of 0.65 m; an anemometer totalizer to 2 m above the soil; and a rain gage. To obtain the measures of climatic parameters, it was installed an automatic system of collection of data, which was programmed to read at every second and averages to every 10 minutes of the following sensors: four sensor of temperature of water, installed into the referred tanks; a psicrometer; a sensor of speed and wind direction; a net radiometer; and a tipping bucket rain gage. The results showed that, in the period of larger incidence of solar radiation, the heating of the mass of water of the cement amianthus tanks operative with the same sheet of water of the Class A pan (20 cm), it was same that equal in the pan Class A, even so, in the rest of the day, it presented larger heating. On the other hand, the cement amianthus tank that operated with sheet of 60 cm, in the period of larger radiation incidence, presented temperature around 1.7 o C smaller than the other tanks, while in the complemental period, in relation to the Class A pans, had a heating of 2.0 o C and of 1.0 o C, in relation to the cement tank with smaller sheet. INTRODUÇÃO A região semi-árida é caracterizada por alta incidência de radiação solar, baixa umidade relativa e elevadas temperaturas durante todo o ano, fatores que contribuem para proporcionar altíssimos índices de evaporação. Segundo Oliveira (1971), as perdas de água por evaporação constituem uma fase importante do ciclo hidrológico, principalmente nas regiões áridas e semi-áridas, onde a evaporação representa, sobretudo, um fator primordial para a economia, com conseqüências e importância incalculável sobre a produção agrícola. De acordo com Molle (1989), às condições climáticas do semi-árido nordestino provocam taxas anuais de evaporação que alcançam três metros, o que repercute de maneira crucial sobre açudes de pequeno porte. As medidas de evaporação independentemente do regime climático da região, têm sido feitas utilizando-se o tanque evaporimétrico Classe A, instrumento rotineiramente usado para estimar a evaporação em lagos e até mesmo em culturas. Segundo Gangopadhyaya et al. (1966), o método mais comum para estimar a evaporação em lagos, consiste na aplicação de coeficientes de tanques relacionando a evaporação tanque lago. De acordo com estes autores, os aspectos climáticos podem afetar o coeficiente do tanque Classe A. Portanto, o coeficiente 0,7 é utilizado no caso em que as temperaturas do ar e da água do tanque são iguais, enquanto para climas quentes e áridos, quando a temperatura média da água é menor que a do ar, aplica-se o coeficiente 0,6. Para áreas úmidas, quando a temperatura da água do tanque é maior que a do ar, utiliza-se o coeficiente 0,8. Segundo Molle (1989), o coeficiente entre o tanque classe A e açudes com superfície superior a 20 ha, é aproximadamente 0,7; esse coeficiente aumenta para superfícies menores, e vale para os casos em que se pode desprezar as infiltrações. Brutsaert (1982), afirma que devido a dificuldade em definir os coeficientes de tanque de forma espacial e temporal, os tanques fornecem medições grosseiras sendo mais apropriados para medições anuais. Segundo Molle (1989), a evaporação do espelho de água de um açude apresenta duas diferenças fundamentais em relação ao tanque: a primeira diz respeito à profundidade média do lago ou ao volume armazenado a massa de água represada apresenta uma inércia térmica que evita o aquecimento da água, próprio aos tanques, e o acréscimo de evaporação que daí decorre; a segunda, concerne ao tamanho do lago a advecção será diminuída, pois, o ar ao se deslocar sobre o espelho d água, aumenta gradativamente a sua umidade e assim, diminui seu poder evaporativo. A evaporação média do espelho d água tende, portanto, a ser menor do que para uma superfície reduzida. Para lagos muito grandes, cria-se até um microclima caracterizado por ar mais úmido. 2499

2 Segundo ainda Molle (1989), além dos fatores climáticos envolvidos no processo de evaporação, tais como: intensidade de radiação solar, umidade e temperatura do ar, e vento, tem-se também os fatores secundários como a turbidez e a salinidade da água. Com relação a turbidez, sabe-se que o albedo da água passa de um valor de 0,05 para uma água limpa, a 0,10 ou 0,15 para uma água barrenta. Ainda, com relação a salinidade, conforme a WMO (1966), um acréscimo de 1% da massa salina diminui a evaporação em igual percentagem. O objetivo principal deste estudo, é fazer uma análise do comportamento da temperatura da água do tanque Classe A em relação a tanques de cimento amianto operados com a mesma lâmina d água do Classe A, 20 cm, e com lâmina de 60 cm de profundidade. MATERIAL E MÉTODOS A pesquisa foi realizada na Estação Meteorológica do Departamento de Ciências Atmosféricas do Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Federal da Paraíba, Campus II, em Campina Grande, PB (7 o 13' 32" S; 35 o 54' 15" W; alt. 512 m), durante o período de 15 de novembro de 1999 a 31 de março de Para a coleta dos dados, foram utilizados os seguintes equipamentos: dois tanques evaporimétricos classe A; dois tanques de cimento amianto de 500 litros com diâmetro de 1,09 m e altura de 0,65 m, os quais foram impermeabilizados para não permitir perdas d'água através das paredes; também nestes tanques foram construídos poços tranquilizadores com canos de PVC de 100 mm, para que os mesmos tivessem as mesmas condições de leitura com o micrômetro dos tanques classe A; um anemômetro totalizador a 2 m acima do solo; e um pluviômetro. Também, visando obter as medidas de parâmetros climáticos, foi instalado um sistema automático de coleta de dados, no qual, foram conectados os seguintes sensores: quatro sensores de temperatura d'água, instalados dentro dos tanques; um psicrômetro; um sensor de velocidade e direção de vento; um saldo radiômetro; e um telepluviômetro. Para comparar a temperatura dos tanques classe A e tanques de cimento amianto foram instalados um tanque classe A (C1) e um tanque de cimento amianto (A1) dentro do cercado de instrumentos da estação meteorológica, bem como, um tanque classe A (C2) e um tanque de cimento amianto (A2) fora do cercado de instrumentos (Figura 1). O tanque de cimento amianto A1 foi operado com uma lâmina d'água de 60 cm e enterrado de modo que sua borda ficasse no mesmo nível dos tanques classe A, ou seja, com sua borda a 45 cm acima da superfície do solo. Já os tanques classe A, foram operados com uma lâmina de 20 cm de profundidade, conforme as normas estabelecidas pela Organização Meteorológica Mundial OMM. No tanque de cimento amianto A2 foi colocado uma camada de areia lavada de 40 cm de altura, para que tivesse a mesma lâmina d água do tanque classe A, ou seja, apenas 20 cm de profundidade. A aquisição dos dados climáticos foi efetuada através de um micrologger 21X, o qual foi programado para efetuar leituras de todos os parâmetros, a cada segundo, e a partir daí calcular médias a cada 10 minutos. Figura 1. Localização dos tanques classe A C1 e C2 e amianto A1 e A2 durante a fase experimental 2500

3 XII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Foz de Iguaçu-PR, 2002 RESULTADOS E DISCUSSÕES Na Figura 2 é apresentado a evolução média ao longo do dia da temperatura da água dos tanques evaporimétricos durante a fase experimental. Verifica-se que durante o período mais quente: das 11:00 às 18:00 h, o tanque de cimento amianto A2, operado com lâmina de 20 cm de profundidade, apresentou praticamente, a mesma temperatura dos tanques Classe A, 30,6 C; e no período restante do dia, os tanques Classe A resfriaram-se mais que o tanque de cimento amianto A2, em média 0,5 C. Observa-se ainda que, o tanque de cimento amianto A2, no período mais frio, apresentou um resfriamento em média de 0,4 C em relação ao tanque de cimento amianto A1, isso ocorreu, devido o tanque A2 ter operado com uma lâmina de apenas 20 cm de profundidade, o que o fez perder mais calor para a atmosfera do que o tanque A1, operado com lâmina de 60 cm. Percebe-se ainda na Figura 2, que existe uma pequena diferença entre as temperaturas dos tanques Classe A, provavelmente, devido C1 ter sido instalado dentro do cercado de instrumentos da estação meteorológica, enquanto C2 foi instalado fora do cercado. Percebe-se também que, os tanques Classe A apresentam um resfriamento brusco e significativo no período mais frio, o que provavelmente não acontece em superfícies naturais livres de água. Na Figura 3 é apresentado o comportamento da temperatura média do ar e dos tanques de cimento amianto e Classe A. Observa-se através das curvas da Figura 3 que, apesar do tanque classe A no período de maior incidência de radiação solar, se aquecer bem mais que os tanques de cimento amianto, no período de 24 horas, o maior aquecimento da massa de água ocorre nos tanques de cimento amianto. Verifica-se ainda na Figura 3 que, a temperatura média diária do ar, esteve sempre inferior a temperatura média diária dos tanques. Na tabela 1 são apresentados os valores médios das temperaturas dos tanques e do ar, durante o período experimental. Com base nos dados da tabela 1, observa-se que o tanque de cimento amianto A2, apesar de ter operado com a mesma lâmina d água dos tanques Classe A, exceto no horário de 09:00 às 18:00 h, apresentou temperatura maior do que os tanques Classe A, e em relação a A1, uma diferença muito pequena. Esta pequena diferença pode estar associada a ocorrência de precipitação neste período experimental, pois, dos 17 dias correspondentes a esta fase experimental, choveu em 12 dias (Figura 4). Tabela 1. Valores médios das temperaturas dos tanques Classe A e cimento amianto durante o período experimental Horário (h) Temperaturas médias ( C) TC1 TA1 TC2 TA2 Tar 09:00-09:00 25,7 26,6 25,9 26,3 24,1 09:00-15:00 26,6 26,7 26,6 26,9 26,4 15:00-09:00 25,5 26,6 25,7 26,3 23,6 15:00-15:00 26,1 26,8 26,4 26,7 24,4 Méd. diária 25,7 26,7 25,9 26,4 24,2 09:00-18:00 30,7 29,0 30,8 30,7 27,7 18:00-09:00 24,0 26,1 24,3 25,0 22,0 2501

4 Temperatura média (oc) Hora C1 A1 C2 A2 Figura 2. Evolução diária da temperatura dos tanques Classe A C1 e C2 e amianto A1 e A2, durante o período experimental Temperatura média diária (oc) Feb 15-Feb 18-Feb 21-Feb 24-Feb 27-Feb Período TC1 TA1 TA2 Tar TC2 2502

5 XII Congresso Brasileiro de Meteorologia, Foz de Iguaçu-PR, 2002 Figura 3. Comportamento da temperatura média dos tanques e do ar durante o período experimental Precipitação diária (mm) /11 26/11 07/12 18/12 29/12 09/01 20/01 31/01 11/02 22/02 04/03 15/03 26/03 Período Figura 4. Comportamento da precipitação durante todo o experimento CONCLUSÕES Com base nos resultados obtidos pode-se concluir que: durante o período de maior incidência de radiação solar, independentemente da constituição do tanque evaporimétrico, metal ou amianto, se estes operam com a mesma lâmina, o aquecimento da massa de água é praticamente igual, porém, no período em que a atuação dos raios solares foi pequena ou nula, o tanque de cimento amianto conserva por mais tempo a energia absorvida, consequentemente, apresentou maior temperatura, a exemplo do que deve ocorrer com as superfícies naturais de água livre, cuja implicação é uma maior evaporação; o tanque Classe A, no período do dia em que ocorreu as menores temperaturas, apresentou resfriamento acentuado. Deste modo, considerando-se que as superfícies livres de água, como açudes, barragens e represas, devido um maior armazenamento de energia durante o dia, também apresentam maior aquecimento durante a noite, o que não acontece com o tanque Classe A, largamente usado para estimar a evaporação nestas superfícies. Portanto, o uso de dados de evaporação do tanque Classe A para estimar evaporação em lagos, açudes, barragens e represas, deve ser feito de forma mais criteriosa, para evitar que dados de evaporação irreais, possam prejudicar o gerenciamento eficiente dos recursos hídricos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRUTSAERT, W. Evaporation into the atmosfhere. London, D. Reidel Pub. Co., 299 p GANGOPADHYAYA, M.; HARBECK, G.E.; NORDENSON, T.J.; OMAR, M.H.; URYVAEV, V.A. Measurement and estimation of evaporation and evapotranspiration. World Meteorological Organization, Geneva, p. (Tech. Note No. 83, WMO-No.201, TP 105). 2503

6 MOLLE, F. Perdas por evaporação e infiltração em pequenos açudes. Recife, SUDENE/DPG/PRN/GT.HME, 1989, 175 p. il. (Brasil.SUDENE.Hidrologia, 25). Convênio: SUDENE/ORSTOM. OLIVEIRA A.S. Estudos comparativos da evaporação potencial estimada por tanques e pelo método de Penman. ESALQ/USP. 113p. (Tese de Livre Docência)