Construção de um Piranômetro de Baixo Custo para Estimar Radiação Solar

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A energia produzida pelo Sol, em seu núcleo, origina-se da fusão entre quatro átomos de hidrogênio e um átomo de hélio é irradiada de forma contínua [1].
 Essa energia é transportada para as camadas mais externas do sol através de irradiação e por processos convectivos turbulentos. 
A partir daí, lançada para o espaço em forma de radiação eletromagnética abrangendo, praticamente, todos os intervalos do espectro eletromagnético, desde os raios gama às ondas de rádio até atingir a superfície da terra [2].
Assim, quantificar a intensidade da radiação solar na superfície terrestre é de fundamental importância, pois todos os processos de ordem natural, sejam eles físicos, químicos e/ou biológicos, necessitam da radiação solar [3-4 5]. 
Alguns dos processos mais importantes são:
· a fotossíntese, que é fundamental para o desenvolvimento de plantas;
· o aquecimento do planeta, que mantém uma temperatura ideal para que haja vida, através do efeito estufa;
· o corpo humano que necessita de raios solares na síntese de nutrientes como a vitamina D, que ajuda na fixação do cálcio;
· além do aproveitamento dessa energia para a transformação em energia elétrica, considerada atualmente uma fonte de energia limpa.
O que é energia limpa? 
Energia Limpa:É aquela que não polui, ou que polui menos que as tradicionais.
Entretanto, no Brasil, as medidas da radiação eletromagnética à superfície são recentes e possuem poucos dados históricos. Em geral, esses dados são produzidos por Universidades e Centros de Pesquisa onde se destacam Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) e a Embrapa.
O custo elevado de equipamentos para medir a radiação solar em superfície, como os piranômetros, torna escasso os dados referentes a irradiância solar, restringindo o acesso à informações desta variável para determinadas localidades do país como, por exemplo, na região norte do Brasil.
Assim, a construção de um protótipo de baixo custo, que estime valores fidedignos de radiação solar global, possibilitam potencializar laudos climáticos de uma determinada região, além de ser uma temática que tem ganho atenção no meio científico [6].
De acordo com a Base Nacional Comum Curricular - BNCC, contextualizar os conteúdos dos componentes curriculares, identificando estratégias para apresentá-los, exemplificá-los, conectá-los e torná-los significativos, com base na realidade do lugar e do tempo nos quais as aprendizagens estão situadas [7]. 
Assim, o professor pode, por exemplo, explorar alguns conceitos abordados no ensino de física, tais como: circuitos elétricos e resistores que agrega em sua montagem uma gama de componentes, como resistores ôhmicos e não ôhmicos, e posicionamento dos mesmos quanto as suas associações (série ou paralelo) [8] 
 E o ultimo autor só explica a física do circuito. 
Fundamentação Teorica.
Além de todos os fatores já mencionados anteriormente, este trabalho promove a contextualização de temas relacionados à física, desde a etapa de construção do protótipo à coleta de dados.
Desta forma, este trabalho teve por objetivo apresentar a construção de um piranômetro de baixo custo para estimar valores de radiação solar global diária bem como promover a contextualização do ensino de física.
	Materiais
	Quantidade
	Especificações
	Valor (R$)
	LDR*
	1
	CdS
	5,60
	pistões usados*
	2
	Motor à diesel
	30,0
	parafusos*
	3
	8,0 cm
	3,00
	Cúpula de vidro*
	1
	Vidro de relógio
	7,00
	Difusor*
	1
	Acrílico
	0,00
	Cabo de rede*
	1
	10 m
	7,80
	Arduino Uno R3*
	1
	Data Logger
	35,00
	Resistor ôhmico*
	1
	100 kΩ
	1,20
	Fonte DC*
	1
	5 V
	10,0
	Nobreak
	1
	1200 VA
	459,00
METODOLOGIA
Experimental: Pois o autor montou seu próprio experimento, utilizando um sensor LDR, o Arduino, um resistor (100 KΩ), e a fonte de alimentação contínua de 5V.
O LDR foi montado utilizando dois pistões de carro, recoberto com acrílico, para que o LDR não sofresse com as intempéries. Um cabo de rede fazia a conexão entre o LDR e o Arduino que estava dentro de uma sala.
O que é um LDR?
Um resistor dependente de luz ou fotorresistência, conhecido pela sigla inglesa LDR, é um componente eletrônico passivo do tipo resistor variável, mais especificamente, é um resistor cuja resistência varia conforme a intensidade da luz que incide sobre ele
Quantitativa: uma vez que o autor utilizou seu equipamento para coletar os dados e comparar com um Piranômetro modelo CM5, e verificar a qualidade das medidas do seu protótipo. Essas verificações foram feitas através de equações, como coeficiente de determinação, coeficiente de eficiência, Índice de concordância de Willmott e o Erro Médio Absoluto.
Avaliativa:
O autor justifica a discrepância entre o protótipo e o CM5, devido a dois fatores a saber: A limitação espectral do sensor LDR, que consiste na limitação de análise da intensidade da radiação solar.
Tempo de resposta lenta do LDR, pois os LDRs são dispositivos de resposta lenta no que se refere à diminuição ou aumento da resistência que, por sua vez, se relaciona ao aumento, diminuição ou corte da incidência da luz.
Em uma análise estatística o protótipo apresentou desempenho de 96% quando comparado ao CM5, mostrando que os resultados obtidos pelo protótipo quando comparados aos do CM5, são excelentes.
O protótipo proposto no trabalho, apresentou um comportamento irregular para dados horários devido as limitações espectrais do sensor escolhido. Por outro lado, excelentes resultados foram obtidos, quando observado um conjunto de dados referentes aos cinco dias de teste. Devido ao seu baixo custo (R$ 100,00), o equipamento se mostrou satisfatório para a medição. Para o ensino da física a montagem do protótipo deixa claro diversos campos que podem ser explorados como circuitos elétrico, óptica física e geométrica além de conceitos de física moderna.