ESTAÇÃO SOLARIMÉTRICA MONITORADA

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Introdução 
 
As alterações no clima são acontecimentos naturais, porém a partir da metade do último 
século as alterações registradas tem sido mais pronunciadas do que em qualquer outro 
período em diferentes regiões do planeta. Isto fez aumentar as preocupações com o meio 
ambiente no mundo inteiro, a partir da década de noventa, evidenciado pelo crescente 
número de eventos climáticos extremos: temperaturas muito altas, chuvas intensas 
provocando enchentes, longos períodos de estiagens, tornados, etc. 
 
Em um dos seus mais recentes relatórios, o Painel Intergovernamental, sobre Mudanças 
Climáticas da Organização das Nações Unidas (IPCC) concluiu que a temperatura média 
do planeta subirá de 1,8ºC a 4ºC até 2100 (ONU, 2007), provocando um aumento do 
nível dos oceanos de 18 a 59 cm, e ainda haverá inundações e ondas de calor mais 
freqüentes, além de ciclones mais violentos. Estas alterações climáticas terão impacto 
direto sobre as florestas com conseqüência sócio-econômicas negativas e, portanto na 
qualidade de vida das pessoas. 
Por causa dessas e outras evidências, órgãos e instituições se preocupam em instalar 
torres de monitoramento dessas variáveis físicas, assim como estações de medidas, a 
fim de registrar dados com qualidade que permitam explicar determinados impactos 
ambientais. 
 
 
7.1 DESCRIÇÃO GENÉRICA DA ESTAÇÃO SOLARIMÉTRICA MONITORADA 
 
Estrutura formada por um conjunto de nove sensores, sendo dois do tipo eletromecânico, 
e os demais óptico-elétricos. Todos os sensores estão montados em uma pequena torre 
metálica, com cerca de três metros de altura apresentada na figura 1. 
 
Figura 1. Torre metálica para montagem dos sensores 
 
 
Os sensores, de uma forma geral, estão montados em um eixo fixo à torre e posicionado 
na direção norte-sul, com o objetivo de evitar o possível sombreamento de um sensor por 
outro. 
 
 
7.2 DESCRIÇÂO, MONTAGEM E CONEXÃO ELÉTRICA DOS SENSORES 
 
• Velocidade e Direção do vento (VelVento e DirVento) 
 
A medição dessas variáveis será realizada por um único instrumento que integra as duas 
funções. O modelo utilizado é o 05305 R.M. Young Wind Monitors, da Campbell 
Scientific, mostrado na figura 2. Este dispositivo fornece um sinal de freqüência, senoidal 
de pequena amplitude, linear com a velocidade do vento. Este sinal deverá ser conectado 
ao “datalogger” em qualquer uma das entradas de pulso (P1, por exemplo). 
 
 
Para se monitorar a direção do vento, este dispositivo foi montado sobre o eixo rotativo 
de um resistor variável, alimentado por uma tensão elétrica de valor constante que será 
dividida conforme a posição de rotação do eixo (posição que poderá ser alterada pela 
direção do vento). O valor desta tensão, já dividida nos terminais de saída, indicará a 
direção do vento. 
 
As unidades para essas variáveis são as seguintes: Velocidade do vento em m/s, direção 
do vento em grau com referência ao norte geográfico. 
 
Figura 2. Sensor de velocidade e direção do vento 05305 R.M. 
 
 
P1 G G
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1
 
(a) (b) 
(a) Velocidade do vento 
 
(b) Direção do vento 
 
Figura 3. Conexão elétrica do 05305 R.M. ao datalogger. 
 
 
• Temperatura e Umidade Relativa do Ar (Temp. AR e RH) 
 
O dispositivo utilizado, assim como no caso anterior, integra duas funções em um único 
invólucro. O modelo utilizado é o HMP45C fabricado pela Campbell Scientific (ver figura 
4). A leitura da temperatura do ar é realizada por um dispositivo a base de semicondutor, 
enquanto a umidade relativa, por sua vez, através de um sensor de filme capacitivo. 
 
Os sinais elétricos gerados são amplificados por um circuito eletrônico, antes de ser 
entregue para o “datalogger”. O HMP45C requer alimentação em 12V que poderá ser 
obtida do próprio “datalogger”. A figura 5 mostra a conexão elétrica deste sensor ao 
“datalogger”. 
 
Unidades de medida: Temperatura do ar em ºC, umidade relativa do ar em %. 
 
Figura 4. Sensor de temperatura e umidade relativa do ar. 
 
G
B
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A
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R
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-1
2
 
Figura 5. Conexão elétrica do HMP45C ao datalogger. 
 
 
• Radiação solar no plano horizontal (RadHZtot) 
 
Será utilizado para medir esta variável, um piranômetro do tipo branco e preto da Eppley 
montado no eixo central no topo da torre. 
 
O elemento sensitivo desse dispositivo consta de um gerador termoelétrico protegido por 
uma ou duas cúpulas de vidro incolor (ver figura 6). A conexão elétrica com o 
“datalogger” é mostrada na figura 7. 
 
Unidade de medida: Watt por metro quadrado – W/m². 
 
 
Figura 6. Piranômetro do tipo branco e preto. 
3DIF
H L
 
Figura 7. Conexão elétrica do Piranômetro ao datalogger. 
 
 
• Radiação fotossintética (RadPAR) 
 
Esta variável representa a componente da radiação solar responsável pela realização da 
fotossíntese nos vegetais. A sua intensidade será mensurada por um sensor do 
fabricante Licor (figura 6). 
 
O elemento fotossensível é do tipo fotovoltaico com saída elétrica aproximadamente 
linear com a variável medida. A conexão elétrica com o datalogger é mostrada na figura 
7. 
 
Unidade de medida: µmol s-1 m² 
 
 
Figura 8. Sensor PAR. 
 
 
4DIF
H L
 
Figura 9. Conexão elétrica do sensor PAR ao “datalogger”. 
 
 
 
• Iluminância 
 
Para medição desta variável será utilizado um sensor fotométrico do fabricante Licor 
modelo LI-210SA. Esta variável está relacionada à faixa de radiação sensível ao olho 
humano. O seu aspecto, assim como a sua forma de conexão elétrica ao “datalogger”, 
pode ser visto nas figuras 12 e 13 respectivamente. A variável iluminância será 
mensurada em 4 diferentes orientações: Norte, Sul, Leste, Oeste além da iluminância no 
plano Horizontal. Unidade usual é o quilo lux – klux. 
 
 
Figura 12. Sensor fotométrico. 
 
 
SE 9 10 11 12 13
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Figura 13. Conexão elétrica dos sensores fotométricos ao datalogger. 
 
 
 
 
 
 
7.3 INTERAÇÃO COM O CR1000 
 
 É um fato natural a nossa necessidade de comunicação com o “datalogger” 
devido este operar com um programa interno, denominado de Sistema Operacional (SO), 
para atender as nossas necessidades de medição e armazenamento de dados. Este SO 
pode ser criado ou editado em um PC e transferido em seguida para o “datalogger” a ele 
conectado. Os dados armazenados no “datalogger”, por sua vez, poderão ser tratados 
para objetivos específicos por uma planilha de cálculo executada no PC (Microsoft Excel, 
por exemplo), sendo apenas necessário transferi-los do sistema de memória do 
“datalogger” para o computador. Esta interação (homem-máquina) será realizada por 
intermédio de um PC com o software PC-400 fornecido pelo fabricante e devidamente 
instalado. Também será possível, através do PC-400, monitorar em tempo real o valor 
instantâneo das variáveis medidas. 
 
É importante salientar que o software PC-400 será executado, por medida de segurança, 
com senha de comunicação PC-Datalogger permitindo, dessa forma, que o técnico de 
acompanhamento tenha livre acesso apenas à transferência dos dados armazenados no 
datalogger para o PC (download de dados). Permissões maiores serão dadas a usuários 
avançados. 
 
Resumo 
 
Neste capitulo estudamos as funções básicas de uma estação solarimétrica e as 
técnicas de montagem. Também foi possível compreender alguns procedimentos de 
ligação dos componentes aos conectores de entrada. 
 
Referências 
 
LEITÃO, M.. Balanço de radiação em três ecossistemas da floresta Amazônica: campina, 
campinarana e mata densa – São José dos: INPE, 1994.MORANTE, F., “Determinação da Demanda Energética em Solar Home Systems”, 
Dissertação de Mestrado, PIPGE-USP. São Paulo, 2000. 
 
Zerlaut, G. A., “Solar Radiometry Instrumentation, Calibration Techniques, and 
Standards”, Solar Cells 18, 1986. 
 
	Introdução