Piran?metros: O que você precisa saber

Se você está considerando usar piran?metros em sua aplica??o de medi??o, há muitas coisas que você deve saber sobre eles e como funcionam. Ter essas informa??es em m?os ajudará a garantir que você selecione o tipo de piran?metro mais adequado aos dados que precisa para sua aplica??o.

O que é radia??o solar global?

Nosso Sol emite radia??o em comprimentos de onda de 0,15 a 4,0 ?m, o que é chamado de espectro solar. A medi??o da radia??o solar na Terra é denominada radia??o solar global. ?s vezes chamada de radia??o de ondas curtas, a radia??o solar global engloba tanto a radia??o solar direta quanto a difusa recebida do hemisfério acima do plano do piran?metro. ? difícil encontrar um processo ambiental na Terra que n?o seja impulsionado direta ou indiretamente pela energia solar. Portanto, é provável que a radia??o solar global afete o processo que você está pesquisando.

Quem mede a radia??o solar global e por quê?

As medi??es da radia??o solar global s?o utilizadas em diversas aplica??es para diferentes fins:

*Energia solar para determinar a eficiência dos painéis solares na convers?o da energia solar em eletricidade e quando os painéis precisam ser limpos. Os sensores usados ??para esse fim geralmente medem a radia??o no plano do conjunto de painéis solares.

*Empresas de servi?os públicos preveem o consumo de energia a gás e eletricidade

*Pesquisa como um par?metro para prever ou quantificar o crescimento ou a produ??o de plantas

*A agricultura, assim como a manuten??o de campos de golfe e parques, é um par?metro para prever o consumo de água das plantas e programar a irriga??o.

*Meteorologia como um fator em modelos de previs?o do tempo

O que é um piran?metro e qual a sua fun??o?

Um piran?metro é um sensor que converte a radia??o solar global recebida em um sinal elétrico mensurável. Os piran?metros medem uma por??o do espectro solar. Por exemplo, o piran?metro CMP21 mede comprimentos de onda de 0,285 a 2,8 ?m. Um piran?metro n?o responde à radia??o de ondas longas. Para medir a radia??o de ondas longas (de 4 a 100 ?m), utiliza-se um pirge?metro.

Os piran?metros também devem levar em considera??o o ?ngulo da radia??o solar, conhecido como resposta cosseno. Por exemplo, 1000 W/m? recebidos perpendicularmente ao sensor (ou seja, a 0° do zênite) s?o medidos como 1000 W/m?. No entanto, 1000 W/m? recebidos a um ?ngulo de 60° do zênite s?o medidos como 500 W/m?. Os piran?metros que possuem difusores em vez de cúpulas de vidro requerem difusores precisos para fornecer a resposta cosseno correta.

Qual a diferen?a entre um piran?metro, um radi?metro líquido e um pirheli?metro?

Existem vários tipos diferentes de sensores de radia??o solar , incluindo piran?metros, radi?metros líquidos e pirheli?metros.

Um radi?metro líquido mede a radia??o de ondas curtas incidente e refletida usando dois piran?metros de termopilha, e mede a radia??o de ondas longas incidente e refletida usando dois pirge?metros. Essas quatro medi??es s?o frequentemente parte de um balan?o energético. As avalia??es do balan?o energético nos ajudam a entender se a energia solar está sendo armazenada no solo ou perdida por ele, refletida, emitida de volta para o espa?o ou usada para evaporar água.

Um pirheli?metro consiste em um elemento sensor de radia??o envolto em um invólucro (tubo de colima??o) que possui uma pequena abertura por onde entram apenas os raios solares diretos. A radia??o refletida por uma nuvem ou partícula no ar n?o consegue atravessar essa pequena abertura e o tubo de colima??o até chegar ao detector. Para realizar medi??es durante todo o dia, um pirheli?metro precisa ser apontado diretamente para o sol utilizando um rastreador solar.

Como um piran?metro mede a radia??o solar global?

Os tipos mais comuns de piran?metros usados ??para medir a radia??o solar global s?o as termopilhas e as fotocélulas de silício. Esses tipos de piran?metros s?o discutidos abaixo, juntamente com suas vantagens e desvantagens.

Dica: Você precisará conectar o piran?metro a um multímetro digital ou a um registrador de dados programado para medir a tens?o CC em mV.

Esta??o de radia??o solar RK200-05

Se estiver usando um multímetro digital, você precisará converter a leitura de mV para W/m? por conta própria;

Se você estiver usando um registrador de dados, precisará configurá-lo para realizar a convers?o.

Existem também piran?metros no mercado que retornam a radia??o de ondas curtas (W/m?) em formato digital. Isso exigirá um computador ou um registrador de dados para ler a sequência de dados seriais (juntamente com o cabo de dados de interface apropriado e o software de comunica??o).

piran?metros de termopilha

O piran?metro RK200-03 foi projetado com base no princípio do termopar.

Os piran?metros de termopilha utilizam uma série de jun??es termoelétricas (jun??es múltiplas de dois metais diferentes — princípio do termopar) para fornecer um sinal de vários ?V/W/m? proporcional à diferen?a de temperatura entre uma superfície preta absorvente e uma referência. A referência pode ser uma superfície branca refletora ou a parte interna da base do sensor. A superfície preta do piran?metro de termopilha absorve uniformemente a radia??o solar em todo o espectro solar.

O espectro solar é a gama de comprimentos de onda da luz emitida pelo Sol. Estrelas azuis, brancas, amarelas e vermelhas têm temperaturas diferentes e, portanto, espectros solares diferentes.

Nosso sol amarelo emite radia??o em comprimentos de onda de 0,15 a 4,0 ?m. O piran?metro de termopilha captura com precis?o a radia??o solar global, pois sua superfície absorvente preta especial responde uniformemente à maior parte da energia do espectro solar. O elemento sensor geralmente é encapsulado dentro de uma ou duas cúpulas de vidro especiais que transmitem a radia??o uniformemente para o elemento sensor.

As vantagens dos piran?metros de termopilha est?o relacionadas à sua ampla utiliza??o e precis?o. A superfície preta de um piran?metro de termopilha absorve uniformemente a radia??o solar em todo o espectro solar de ondas curtas, de 0,285 a 2,800 ?m (como no caso do piran?metro CMP6). A resposta espectral uniforme permite que os piran?metros de termopilha me?am: radia??o solar refletida, radia??o dentro de copas de árvores ou estufas e albedo (refletida:incidente) quando dois s?o instalados em um par, um voltado para cima e o outro para baixo.

Embora os piran?metros de termopilha possam ser o tipo mais preciso de sensores de radia??o solar de ondas curtas, eles s?o normalmente muito mais caros do que os piran?metros de fotocélulas de silício.

piran?metros de fotocélula de silício

Sensor de radia??o solar RK200-04 projetado com base no princípio da célula de silício

Os piran?metros de fotocélulas de silício produzem uma corrente de saída de ?A, semelhante à forma como um painel solar converte a energia do sol em eletricidade. Quando a corrente passa por um resistor shunt (por exemplo, de 100 ohms), ela é convertida em um sinal de tens?o com sensibilidade de vários ?V/W/m?. Um difusor de plástico é usado para fornecer uma resposta uniforme em forma de cosseno em diferentes ?ngulos solares.

A resposta espectral dos piran?metros de fotocélula de silício é limitada a apenas uma por??o do espectro solar, de 0,4 a 1,1 ?m. Embora esses piran?metros amostrem apenas uma parte da radia??o de ondas curtas, eles s?o calibrados para fornecer uma saída semelhante à dos sensores de termopilha em condi??es de céu claro e ensolarado. Os piran?metros de fotocélula de silício s?o frequentemente usados ??em todas as condi??es de céu, mas os erros de medi??o s?o maiores quando há nuvens. A uniformidade do espectro da luz do dia na maioria das condi??es de céu limita os erros tipicamente a menos de ±3%, com erros máximos de ±10%. O erro geralmente é positivo em condi??es de céu nublado.

Os piran?metros de fotocélula de silício s?o normalmente várias vezes mais baratos do que os piran?metros de termopilha. Para pesquisadores ambientais, a precis?o dos piran?metros de fotocélula de silício geralmente é suficiente para suas necessidades.

A desvantagem dos piran?metros de fotocélulas de silício é que sua resposta espectral se limita a uma pequena por??o do espectro solar, de 0,4 a 1,1 ?m. Esses piran?metros apresentam melhor desempenho quando utilizados para medir a radia??o solar global sob as mesmas condi??es de céu limpo usadas para sua calibra??o. N?o devem ser utilizados em ambientes com vegeta??o densa ou estufas, nem para medir a radia??o refletida.

Conclus?o

Espero que este artigo introdutório tenha ajudado você a se familiarizar com os piran?metros e suas fun??es. Espero também que agora você tenha uma melhor compreens?o sobre o tipo de piran?metro mais adequado às necessidades da sua aplica??o.