VARIAÇÃO ANUAL DA RADIAÇÃO SOLAR GLOBAL EM ESTUFAS DE POLIETILENO NAS ORIENTAÇÕES NORTE-SUL E LESTE-OESTE SIMONE VIEIRA DE ASSIS * E JOÃO FRANCISCO ESCOBEDO ** * Depto de Meteorologia/Fac. Met./UFPel - Pelotas/RS E-mail: assis@ufpel.tche.br ** Departamento de Ciências Ambientais/FCA - UNESP - Botucatu/SP ABSTRACT In this paper is presented annual variation of the solar global radiation in a polyetylene greenhouse in the north-south and east-west orientations. The solar global radiation was measured during 13 months inside and outside of the greenhouse: from 12/7/95 to 12/20/96. The piranometers used for the measure inside was prototype and it was constructed with thin film thermopiles and the EPPLEY piranometer was used for measure the solar radiation outside. It was used a system of the data acquisition Datalogger 21XL - CAMPBELL that worked in the 1Hz frequency and stored the average of the readings. The annual variation of the global radiation presented minimum values in june: 13.20 MJ.m -2 (outside), 9.84 MJ.m -2 (east-west) and 8.37 MJ.m -2 (north-south). The external maximum ocurred in november, 20.48 MJ.m -2 and inside one ocurred in december 95, 15.96 MJ.m -2 (east-west) and the other 15.32 MJ.m -2 (north-south). 1. Introdução O uso de estufas com cobertura de polietileno vem conquistando espaço a cada dia em diversas áreas da agricultura. A principal vantagem desta técnica consiste na possibilidade do aumento de produção nos períodos de entressafra permitindo maior regularização da oferta e melhor qualidade dos produtos. É conhecido da literatura que as estufas provocam grandes alterações nos elementos meteorológicos, principalmente nas várias componentes da radiação solar, que são de importância vital às plantas, porém essas informações encontram-se em fase de estudo, de forma que ainda existe dificuldade para pesquisadores e agricultores otimizarem esse sistema para uso em tecnologia de produção. Assim, dando sequência nos estudos com elementos meteorológicos em estufa de polietileno e procurando buscar informações importantes para agricultores e usuários de estufas, objetivou-se no presente trabalho estudar a variação anual da radiação solar global em estufas de polietileno em duas orientações, Norte-Sul e Leste-Oeste.
2. Material e Métodos 2.1 Local do experimento O experimento foi realizado no Departamento de Física e Biofísica/IB da UNESP de Botucatu - campus Rubião Junior, cujas coordenadas geográficas são: Latitude 22 0 54 Sul e Longitude 48 0 27 Oeste, durante, aproximadamente 13 meses. O horizonte local para os equipamentos de medida, bem como para as estufas era limitado quanto a sombreamento e correntes advectivas devido as proximidades dos prédios locais. 2.2 Construção das estufas As estufas foram construídas nas duas orientações Norte-Sul (NS) e Leste-Oeste (LO) nas seguintes dimensões: 5,0 metros de largura por 7,0 metros de comprimento com 35 m 2 de área; altura total (até a cumeeira) 4,0 metros; altura do pé direito, 2,0 metros; porta com 1,80 metro de altura e a área externa com 25 m 2. A cobertura das estufas é do tipo túnel com estrutura metálica que se apoiava sobre mourões com 2,0 metros de altura e com espaçamento horizontal de 2,5 metros. O material usado para cobertura foi o filme plástico de polietileno de baixa densidade, com 100 micra de espessura, aditivado anti-ultra violeta, o qual permite um tempo de vida maior. 2.3 Instalação dos piranômetros A radiação global foi monitorada 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 8,13 Vm 2.W -1. 2.3 Sistema de aquisição de dados Todos os piranômetros usados para medida da radiação solar global foram ligados a um sistema de aquisição de dados DATALOGGER modelo 21X da CAMPBELL, com 32 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 Os valores mensais de cada piranômetro são mostrados nos Quadros 1 e 2 e as médias mensais (dos três piranômetros) estão no Quadro 3. Na Figura 1 estão as curvas correspondentes aos valores apresentados no Quadro 3. Quadro 1. Variação da radiação solar global na estufa leste-oeste, em MJ.m -2
Meses Piranômetro 1 Piranômetro 2 Piranômetro 3 Dezembro(95) 16,47 15,29 16,11 Janeiro 15,19 13,94 15,18 Fevereiro 15,03 13,47 - Março 14,42 12,22 12,25 Abril 13,91 11,62 13,07 Maio 11,19 9,43 10,47 Junho 10,41 8,81 10,29 Julho 11,22 9,63 11,05 Agosto 12,93 11,49 13,13 Setembro 13,07 11,35 13,24 Outubro 15,52 12,44 14,68 Novembro 15,62 12,07 14,39 Dezembro(96) 14,78 10,21 12,55 Quadro 2. Variação da radiação solar global na estufa norte-sul, em MJ.m -2 Meses Piranômetro 1 Piranômetro 2 Piranômetro 3 Dezembro(95) 15,91-14,72 Janeiro 15,30-13,22 Fevereiro 13,96 15,78 9,24 Março 9,70 14,04 7,04 Abril 10,10 12,61 7,74 Maio 8,77 11,68 6,02 Junho 7,85 11,72 5,54 Julho 7,60 12,58 6,09 Agosto 8,51 11,94 7,57 Setembro 10,00 14,39 13,48 Outubro 11,20 17,10 12,48 Novembro 7,65 16,62 11,62 Dezembro(96) 8,61 14,94 10,17 As curvas internas e externas (Figura 1) seguem o mesmo comportamentoos extremos. Nos meses de março e abril ocorreu um distanciamento entre os valores internos e em setembro verificou-
se o contrário. Observando-se os dois primeiros meses, houve uma diminuição de radiação global, dentro das estufas, que foi gradativa e praticamente igual. Ao comparar os meses de março com fevereiro, nota-se que esta diminuição acentuou-se mais na orientação norte-sul do que na leste-oeste, na primeira, em torno de 21 %, enquanto que na segunda, em torno de 10 %. Abril ainda foi afetado por esta redução, conservando a distância entre os valores internos. Quadro 3. Variação anual da radiação solar global externa e interna. Meses Radiação global externa (MJ.m -2 ) Radiação global lesteoeste (MJ.m -2 ) Radiação global nortesul (MJ.m -2 ) Dezembro(95) 20,37 15,96 15,32 Janeiro 19,17 14,77 14,26 Fevereiro 18,42 14,25 12,99 Março 17,62 12,96 10,26 Abril 16,97 12,87 10,15 Maio 13,69 10,36 8,82 Junho 13,20 9,84 8,37 Julho 14,27 10,63 8,76 Agosto 17,06 12,52 9,35 Setembro 16,45 12,55 12,62 Outubro 19,91 14,21 13,59 Novembro 20,48 14,03 11,96 Dezembro(96) 19,01 12,51 11,24 Média 17,43 12,88 11,36 No mês de setembro os valores de radiação foram praticamente iguais nas duas estufas. A orientação não exerceu nenhuma influência. Houve uma redução na radiação global externa, em torno de 4 %, quando comparada com o mês anterior. De modo geral, as curvas mantiveram-se distantes até setembro, após distanciaram-se novamente devido à superioridade dos valores da estufa leste-oeste sobre a norte-sul, entre 4 % e 15 %. A radiação solar global variou entre 13,20 MJ.m -2 e 20,48 MJ.m -2 ; 9,84 MJ.m -2 e 15,96 MJ.m -2 ; 8,37MJ.m -2 e 14,89 MJ.m -2, para a global externa, estufa leste-oeste e estufa norte-sul, respectivamente.
RADIAÇÃO SOLAR GLOBAL INTERNA E EXTERNA (MJ/m 2 ) 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Dez5 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez6 RAD. GLOBAL EXT. EST. LESTE-OESTE EST. NORTE-SUL Figura 1. Variação anual da radiação solar global externa e interna. 4. Conclusões Na estufa leste-oeste a energia foi superior a obtida na estufa norte-sul, esta superioridade ficou entre 3 % e 25 %. As diferenças maiores foram observadas entre os meses de março e agosto, neste período a orientação leste-oeste apresentou-se mais vantajosa do que a norte-sul. Os valores mínimos ocorreram em junho, 9,84 MJ.m -2 e 8,37 MJ.m -2 e máximos em dezembro/95, 15,96 MJ.m -2 e 15,32MJ.m -2, nas estufas leste-oeste e norte-sul, respectivamente. Externamente, estes valores foram 13,20 MJ.m -2 (mínimo) e 20,48 MJ.m -2 (máximo) ocorridos em junho e novembro, respectivamente. A média anual da estufa leste-oeste representa 74 % da radiação solar global externa, enquanto que na estufa norte-sul representa 65 % da radiação global externa. 5. Referências bibliográficas DUFFIE, J.A. Available solar radiation. In:_Solar Engineering of Thermal Process. New York: John Wiley & Sons, Inc.,1980. p.28-110. HARNETT, R.F., SIMS, T.V., BOWMAN, G.E. Comparison of glasshouse types and their orientation. Experimental Horticulture, v.31, p.59-66, 1979. KONDRATYEV, K.Ya. Radiation in the atmosphere. New York: Academic Press, 1969. 912p.